Le gant Dexmo de Dexta Robotics

Le gant à retour de force Dexmo de Dexta Robotics : réalité virtuelle et haptique

Que ce soit dans le domaine professionnel ou du divertissement, la réalité virtuelle est en plein essor et ne cesse de se développer pour aboutir à des résultats toujours plus convaincants. Cependant bien que les casques de réalité virtuelle proposent de nos jours une bonne immersion dans un environnement virtuel, ils n’en restent pas moins limités. En effet les casques de réalité virtuelle sont uniquement capables de simuler deux sens : la vue et l’ouïe.

Ainsi, afin d’améliorer l’immersion dans un environnement virtuel, il est nécessaire de permettre à l’utilisateur d’utiliser tous ces sens ou du moins le plus de sens possible c’est pour cela que plusieurs entreprises se sont intéressées au domaine de l’haptique dans un environnement virtuel, c’est-à-dire, d’intégrer à la réalité virtuelle le sens du toucher.

C’est ainsi qu’aujourd’hui on retrouve plusieurs gants de réalité virtuelle sur le marché notamment l’exosquelette dexmo, le gant à retour de force crée par l’entreprise chinoise Dexta Robotics :

Nous allons donc voir le projet mit en place par Dexta Robotics ainsi que l’évolution du gant dexmo pour ensuite nous intéresser aux diverses utilisations possibles de ce gant puis enfin étudier ce gant sur le marché ainsi que son potentiel avenir.

I. Le projet de Dexta Robotics

A. Dexta robotics 

Dexta robotics est une entreprise chinoise fondée le 14 mars 2014, qui compte aujourd’hui 9 employés qui concentre son activité autour de l’interaction entre l’humain et la machine notamment dans le domaine de la réalité virtuelle, sa principale production étant le gant dexmo.

B.Le projet

Le gant dexmo a connu beaucoup d’ittérations différente (environ une vingtaine) avant d’aboutir à sa version finale mais avant de s’intéresser au produit final voyons d’abord l’historique du gant dexmo.

Avant de lancer sa campagne Kickstarter en octobre 2014, Aler Gu PDG de l’entreprise présente le projet dexmo sur le site web reddit (voir annexe), dans la catégorie « /r/Oculus », afin de montrer les premiers prototypes du gant dexmo:

Croquis original

Version originale

 

 

 

 

 

Version Alpha

Version Beta

 

 

 

 

 

 

 

 

L’objectif des premiers exosquelettes dexmo était d’abord de simuler la main dans un environnement virtuel ainsi lorsque l’utilisateur bougeait ses doigts le mouvement du doigt (un mouvement mécanique) était convertit par un capteur de rotation (sous forme de données brutes) puis envoyer directement à l’ordinateur via un transmetteur sans fil bluetooth, une fois les donnée reçu un logiciel s’occupait de « virtualiser » la main dans l’environnement virtuel.

A ces débuts l’exosquelette dexmo ne propose pas de retour de force mais plutôt une alternative moins chère pour interagir avec un environnement virtuel puisque les gants qui proposaient cette fonctionnalité utilisaient soit des capteurs de courbure, ils étaient donc coûteux en production (environs 200 $) et encore plus en vente (cinq fois le prix de production) soit des centrales inertielles qui coûtent elles aussi cher. Néanmoins avec l’exosquelette dexmo, le plissement du doigt était transformé en mouvement rotatif ce qui nécessite non pas un capteur de courbure mais un capteur de rotation qui coûte moins cher (environs 2$), la structure de l’exosquelette étant en plastique et donc à la fois légère et moins cher on se retrouvait donc avec un gant moins coûteux et plus accessible, cependant le gant ne propose pas encore de système optimal pour le repérage dans l’espace.

Mais l’entreprise propose un système de bras mécanique relié en bluetooth avec l’ordinateur : le dexmo Arm :

Dexmo Arm

Le post reddit ayant reçu de nombreux retour positifs, Dexta robotics lance sa campagne de financement participatif Kickstarter en octobre 2014 avec le prototype F2 du gant dexmo qui propose, à l’instar des précédents, un retour de force sur l’index et le pouce grâce à des petits freins à disque. On ne retrouve cependant pas encore une différence de résistance suivant l’objet.

Dexmo F2

Le Dexmo F2 est alors proposé au prix de 200$ un prix nettement moins élevé que le système cyberfoce utilisé par Boeing dans les écoles de médecines qui étaient proposé à 100 000 $ à l’époque ce qui montre l’intérêt de Dexta robotics pour l’accessibilité du produit.

 Néanmoins la campagne kickstarter fut annulée en novembre 2014 à cause d’un engouement trop important qui allait poser des problèmes de production pour l’entreprise.

Malgré cela Dexta Robotics continue de travailler sur son produit puis sort en aout 2015 une vidéo (voir annexe) montrant la version F5 du dexmo qui propose cette fois un retour de force sur les cinq doigts de la main, une variation de la résistance suivant l’objet saisit et aussi une détection de la position de l’utilisateur dans l’espace. Le gant était sans fil et d’après Dexta Robotics, le mouvement était détecté avec seulement 5 ms de latence.

 

Dexmo F5

 

C’est ensuite en 2016 que le kit de développement logiciel est finalisé, on retrouve donc la dernière version en date du gant de Dexta Robotics : le gant Dexmo, qui remporta un prix en 2017 au forum netexplo, un évènement annuel sur l’innovation digital mondiale au palais de l’UNESCO.

II.Le gant à retour de force : Dexmo

Dexmo Version finale

 

Le gant à retour de force dexmo est un gant qui permet à son utilisateur de « toucher » la réalité virtuelle et ainsi de sentir la différence entre plusieurs objets virtuels quand il les saisit. Regardons d’abord comment ce dernier fonctionne

 

A. Le fonctionnement

Tout d’abord, le gant dexmo est aujourd’hui produit non pas pour le domaine du privé mais pour les développeurs il est donc fourni avec un kit de développement logiciel permettant aux développeurs de travailler avec et sur le gant dexmo.

 Le gant est composé de cinq capteurs, reliant le bout des doigts avec la carte mère située sous la coque, permettant de détecter le mouvement des doigts avec onze degrés de liberté :

-        Celui du pouce permet trois degrés de liberté

-        Ceux des autres doigts en permettent deux.

Pour ce qui est du retour de force, permettant de « sentir » un objet virtuel, le gant est doté d’un moteur relié aux doigts afin d’émettre une résistance lorsque l’on tente de bouger les doigts.

Les données sont envoyées entre le gant et l’ordinateur (sur lequel sont branchés des dongles , des appareil usb se branchant sur les ports d’entrées-sorties permettant la connexion sans fil avec le gant) via un transmetteur sans fil à l’intérieur de la coque, une fois les données du mouvement des doigts récupérées le kit de développement logiciel, crée par l’entreprise, LibDexmo va traiter les données à l’aide d’algorithmes puis les renvoyer vers la carte mère du gant afin que le moteur puisse s’exécuter et ainsi produire un certain retour de force suivant l’objet virtuel saisi (les propriété physique des objets virtuels doivent être définies au préalable avec LibDexmo) afin de reproduire la dureté d’un objet. . Il est ainsi possible de différencier une balle en plastique et une pierre dans un environnement virtuel.

 

à droite l'utilisateur tient un rocher et à gauche un canard en plastique , le retour de force est bien différent

 

De plus LibDexmo contient un plug in Unity écrit par Dexta Robotics permettant ainsi au gant d’être compatible avec tous les casques VR existant sur le marché du moment que ces derniers fonctionnent avec le moteur Unity .

Pour ce qui est de la détection dans l’espace, Le gant utilise un HTC vive tracker ou des HTC vive controllers (un pour chaque gant) puisque cette technologie est passer en open source.Cependant il est possible que cela change avec le système de détection de l’entreprise valve : « Le SteamVR tracking 2.0 » ou « lighthouse tracking system ».

Maintenant que nous avons vu le fonctionnement du gant dexmo voyons désormais ces spécificités.

 

B. Avantages et inconvénients

Le principal objectif d’un gant à retour de force pour la VR est d’augmenter l’immersion de l’utilisateur dans un environnement virtuel la retranscription du toucher est donc ce qui va au mieux définir la qualité d’un gant à retour de force. Sur ce point le gant dexmo se positionne comme l’un des meilleurs puisqu’il propose non seulement de sentir la taille de l’objet mais aussi sa « texture » : il est tout à fait possible de faire la différence entre un objet mou et un objet dur ce qui favorise l’immersion dans un environnement virtuel.

De plus le gant permet de déplacer les doigts avec 11 degré de liberté (ou possibilité de mouvement), en comparaison, une main sans gant a 23 degré de liberté.

En plus de l’immersion, le gant est compatible avec tous les casques de réalité virtuelle : HTC vive, hololens, Playstation VR, Oculus etc…. Ce qui offre aux développeurs une grande liberté pour développer des logiciels utilisant le gant dexmo.

En terme matériel, l’exosquelette Dexmo est sans fil avec une limite de cinq mètres et une fréquence de transmission de 2,4 G Hz ce qui facilite son utilisation, le gant est en plastique et pèse environ 300 grammes ce qui est plutôt léger quand on voit ce qu’il propose, quant à sa batterie, elle a d’après Dexta Robotics une autonomie de six heures et se recharge en deux heures.

L’achat du gant se fait sur leur site en achetant un kit de développement (le dexmo DK1) qui contient une fiche sur les caractéristiques du dexmo( voir annexe pour fiche complete), une liste du matériel fournit ainsi qu’un guide permettant à n’importe quel développeur de travailler avec LibDexmo et le gant.

 

On se retrouve donc avec un gant très accessibles et versatile en termes d’utilisation cependant la politique de l’entreprise a changé par rapport à l’époque de leur kickstarter.

 

En effet le principal défaut du gant dexmo est son prix, environs 12 000$ ce qui montre que le produit n’est pas encore fait pour le grand public mais uniquement pour les professionnels souhaitant développer dessus afin que des logiciels vraiment performant soient créé le jour où le gant sera accessible pour le grand public.

C. Domaines et public cibles

Le fait de pouvoir manipuler des objets et de les ressentir dans un environnement virtuel voit son utilisation dans plusieurs domaines :

-        Dans des domaines professionnels : la manipulation d’objet en réalité virtuelle permet de simuler des situations de la vie réelle. Il est donc possible d’utiliser le gant dexmo dans des simulations afin de, par exemple, former des élèves dans différents métiers comme la médecine, la mécanique, l’archéologie…. Mais également dans un cadre plus pédagogique où l’on peut étudier en utilisant la réalité virtuelle

-        Dans des domaines centrés sur le divertissement : Le gant dexmo ouvre de nouvelles voies pour le divertissement via la réalité virtuelle notamment dans le domaine du jeux vidéo qui pourra ainsi proposer des expériences de jeu plus immersif et réaliste et des façons de jouer innovantes.

Quant au public actuellement ciblé, Dexta robotics a décidé de se concentrer uniquement sur des professionnels qui ont les moyens et la motivation de développer de nouveaux logiciels et de nouvelles applications utilisant la technologie haptique dans la réalité virtuelle. En effet l’entreprise produit uniquement sur commande et propose la paire de gant ainsi que tout le nécessaire pour développer avec pour la somme de 12 000 $.

Il faudra attendre certainement que le domaine de la réalité virtuel se développe afin de proposer des logiciels et applications vraiment innovante afin de donner de l’intérêt au gant à retour de force Dexmo pour que l’entreprise décide de réduire les prix et ainsi rendre le produit disponible pour les consommateurs lambdas

Maintenant que nous avons étudier quels étaient les secteurs cible du gant Dexmo et que nous avons vue sont fonctionnement il ne nous reste plus qu’à comparer le gant de chez Dexta Robotics avec ceux de la concurrence ainsi que son potentiel avenir.

III.La concurrence et l’avenir
Même si le gant Dexmo propose une immersion dans un environnement virtuel plus poussée, il n’est pas le seul gant de réalité virtuel à avoir des particularités. Ainsi il faut voir quels sont ces principaux concurrents.

A. La concurrence sur le marché

Dexta Robotics n’est pas la seule entreprise a proposé un gant de réalité virtuel en effet le marché du gant de réalité virtuel contient un assez grand nombre de choix avec tous une particularité que les autres n’ont pas :

Captoglove :

Captoglove est un gant particulier qui transforme des mouvements de la main en action dans un logiciel (par exemple plier l’index comme si l’on tenait un pistolet pour tirer dans un jeu) ce gant peut donc remplacer les manettes de jeu.

Il fonctionne également sur les applications pour téléphone portables ainsi l’utilisation du gant ne se limite pas à la réalité virtuelle. De plus le gant est accessible aux grands publics avec son prix de 250$. Ainsi bien qu’il ne propose pas de retour de force il reste malgré tout un bon concurrent pour Dexmo dans le domaine du divertissement.

Gloveone et Avatar VR :

Dans le domaine de l’haptique Gloveone, par Neurodigital technologies, est l’un des gants de réalité virtuelle le plus aboutit en termes de sensation, il permet entre autres de sentir le poids, la texture, la pression d’un bouton et des effets comme la chute de goutte de pluie. Ce gant est déjà disponible pour les particuliers à un prix de 300 $ en proposant les mêmes fonctionnalités que le gant dexmo.

Gloveone premier gant de neurodigital technologies

L'avatar VR , amélioration du gloveone

 

 

 

 

 

 

 

 

 

De plus l’entreprise propose une version plus aboutie l’Avatar VR qui possède toutes les fonctionnalités du Gloveone mais en ajoutant une détection dans l’espace bien plus précise pour 1200 $ environ. Ce qui fait de neurodigital technologies une entreprise concurrente très dangereuse pour Dexta Robotics sur le marché du gant à technologie haptique pour la réalité virtuelle. Quel que soit le gant choisit, l’entreprise neurodigital technologies propose une version professionnelle à environ 3000$ qui contient un kit de développement complet ainsi qu’un guide pour s’en servir.

VRgluv :

L’un des gants de réalité virtuelle qui fait le plus parler de lui récemment en ayant amasser avec sa campagne kickstarter plus de 100 000$ en 2 jours. Il propose un système de détection dans l’espace complet ainsi qu’un retour de force permettant de ressentir si un objet est dur ou mou comme pour le gant Dexmo.

 

Son prix est de 300 $ et propose également une version avec un kit de développement, il se veut comme étant le gant à retour de force le plus abordable du marché, il propose les mêmes facultés que le gant dexmo ce qui fait aussi de ce gant un concurrent dangereux pour l’entreprise chinoise.

Le marché du gant de réalité virtuelle et du gant à retour de force semble être très varier avec une approche différente de la façon de faire ressentir le toucher et l’on remarque qu’a l’inverse du gant Dexmo certain gant comme le gloveone ou encore le captoglove sont déjà en vente sur le marché et ne sont pas proposés uniquement pour des professionnels, d’autre encore comme le VR gluv ramassent des fonds et connaissent un franc succès avec la campagne de financement participatif.Ainsi si Dexta Robotics maintient encore son prix à 12 000$ elle risque de faire perdre de l’intérêt à son produit qui est clairement beaucoup trop cher par rapport à la concurrence. Cependant l’entreprise a déjà été confronter à l’engouement du public par rapport à son produit et sait donc que cela engendre de trop forte demande par rapport à la production. Ainsi l’entreprise ne semble pas inquiète de l’ascension de ces concurrents, elle imagine sans doute que ces derniers seront eux aussi confrontés à ce genre de problèmes.

En conclusion, il est encore trop tôt pour s’avancer sur qui détiendra le marché du gant à réalité virtuelle puisqu’il reste encore des progrès à faire : les mouvements possibles sont limités et différents suivant le gant, quand un gant corrige le défaut d’un autre il en crée un nouveau, aucun gant n’est capable de proposer toutes les fonctionnalités disponibles sur les autres gants…. Il est donc difficile de comparer concrètement deux gants différents puisque chacun aborde le problème d’une manière différente.

 

B. L’avenir du gant de réalité virtuelle

La technologie haptique pour les gants de réalité virtuelle est encore en pleine expansion, chaque entreprise proposant un kit de développement on peut s’imaginer que cette technologie ne peut que s’améliorer mais il reste beaucoup de progrès à faire avant d’obtenir un résultat optimal et convaincant. Cependant on peut déjà spéculer sur les améliorations et fonctionnalités future que Dexta Robotics peut apporter à son gant voir même à d’autre produits.

On peut déjà affirmer que le prix du Dexmo devra réduire drastiquement si l’entreprise souhaite commercialiser son produit et atteindre le plus grand nombre.

Afin de pousser l’immersion encore plus loin on pourrait voir un jour apparaître la reconnaissance de la température, du chaud comme du froid ou encore la capacité de sentir la douceur d’un objet afin de retranscrire à la perfection la sensation de toucher ou de tenir tel objet. Mais aussi améliorer les possibilités de mouvement du gant qui n’en restent pas moins limitées.

Dans l’optique où les gants de réalité virtuelle sont plus avancés on peut imaginer quelles utilisations seront alors possible notamment dans le domaine du jeux vidéo où l’on aurait peut-être enfin la possibilité d’interagir avec absolument tout l’environnement virtuel proposé.

Ou encore dans un cadre social où l’on pourrait serrer la main virtuellement a d’autre personne le tout d’une une ville virtuelle.Les possibilités qu’offre la réalité virtuelle et les différentes technologie haptique sont quasiment infinis.

On peut également voir l’haptique être apporté non pas à nos mains mais à nos pieds où l’on serait ainsi capable de sentir la surface sur laquelle on se trouve à l’aide de chaussure de réalité virtuelle. Ce qui est actuellement possible grâce aux Taclim des chaussure haptiques.

Malheureusement l’époque où l’on pourra entrer dans la matrice n’est pas encore venue, la réalité virtuelle et surtout la technologie haptique n’en ait qu’à ces débuts et il reste encore beaucoup de progrès à faire afin de pouvoir crée un environnement virtuel que l’on pourrait confondre avec la réalité.

IV. Conclusion
La réalité virtuelle ainsi que l’application de l’haptique dans ce milieu sont des innovations naissantes, la réalité virtuelle n’est pas parfaite, beaucoup de défaut sont à corriger et de nombreux restes pour le moment non résolues.

Mais des entreprises comme Dexta Robotics travaillent dur pour nous proposer un rendu le plus immersif possible dans ces conditions l’avenirs de la réalité virtuelle ne peut qu’être radieux

Annexes & sources

Annexes :

-Post reddit d’Aler Gu ,https://www.reddit.com/r/oculus/comments/2dkrzc/what_if_there_is_another_way_dexmo_a_mechanical/?st=j8jv94ly&sh=56a12d54

-vidéo Dexmo F5 : https://www.youtube.com/watch?v=shmI6VHn0uk

-Caractéristique du Dexmo : http://dextarobotics.com/order/specifications.pdf

 

Sources :

- https://www.usine-digitale.fr/article/realite-virtuelle-ou-en-est-on-vraiment-des-gants-de-retour-de-force-le-point-avec-le-ceo-de-dexta-robotics.N536874

- https://www.vrroom.buzz/fr/actu-vr/produits/dexmo-exoskeleton-le-gant-qui-rend-les-objets-virtuels-palpables

- https://www.roadtovr.com/dexta-dexmo-exoskeleton-vr-glove-haptic-force-feedback-touch-vr/

- https://www.industrie-techno.com/dexmo-f2-un-gant-a-retour-de-force-pour-interagir-avec-la-realite-virtuelle.33291

- http://www.dextarobotics.com/

- https://www.roadtovr.com/vrgluv-force-feedback-glove-blasts-past-50-kickstarter-goal-first-24-hours/

- https://www.usine-digitale.fr/article/realite-virtuelle-le-gant-a-retour-de-force-dexmo-refait-surface.N428772

- https://virtualrealitytimes.com/2017/03/14/full-list-of-glove-controllers-for-vr/

 

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