Simulation de conduite moto : Effets du roulis visuel sur le contrôle de trajectoire et les stratégies visuelles lors de la prise de virage

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Benjamin Ducharme
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1 Simulation de conduite moto : Effets du roulis visuel sur le contrôle de trajectoire et les stratégies visuelles lors de la prise de virage Régis Lobjois (IFSTTAR LEPSiS), Franck Mars (IRCCyN), Isabelle Siegler (Université Paris Sud) Projet financé par la Journées Scientifiques "Deux-roues motorisés" 15 et 16 octobre 2013, Lyon-Bron Groupe d Échanges et de Recherche de l'ifsttar (GERI) "Deux-roues motorisés"

2 Les simulateurs de conduite moto utilisés à des fins de recherche - Au nombre de 4 Le Honda Riding Trainer: simulateur de table, à bas coût, interactif, peu immersif, pas de restitution de mouvement destiné à la sensibilisation des jeunes conducteurs aux situations à risque (surgissement piéton, ouverture portière, intersection) scénarii écrits «en dur»

3 Les simulateurs de conduite moto utilisés à des fins de recherche - Au nombre de 4 Le MotorcycleSim de l Université de Nottingham simulateur interactif et immersif, restitution de mouvement, 2 DDL (retour d effort guidon, et inclinaison en roulis ± 25 degrés), destiné à étudier à la fois les aspects ergonomiques d une moto et les comportements des conducteurs

4 Les simulateurs de conduite moto utilisés à des fins de recherche - Au nombre de 4 Le simulateur de l Université de Padoue simulateur dit de haut niveau, restitution de mouvement, 5 DDL (lacet ± 20, roulis ± 20, tangage ± 10, mouvement latéral ± 0,3 m, et retour d effort guidon), destiné à étudier les interactions homme-véhicule (systèmes d aide)

5 Les simulateurs de conduite moto utilisés à des fins de recherche - Au nombre de 4 Le simulateur IFSTTAR simulateur interactif et immersif, restitution de mouvement, 4 DDL (lacet ± 6, tangage ± 8, roulis ± 12, et retour d effort guidon), restitution visuelle modulable (de 72 à 360 ) pour l étude des comportements de conduite

6 Controverse sur les modalités de la restitution de mouvement Approche par la réalité physique majoritaire Spécificité mécanique et logicielle de chaque plate-forme Connaissance parcellaire de la conduite moto Consensus sur l introduction d un roulis visuel pour assurer l illusion d inclinaison Rotation de la scène en sens opposé à la direction du virage

7 Consensus sur l introduction d un roulis visuel pour assurer l illusion d inclinaison induit une sensation d inclinaison si simulateur statique (Stedmon et al., 2011) - renforce l illusion si simulateur dynamique - et permet de limiter l amplitude du roulis physique, synonyme de sensation de chute (Shahar et al., in press) - contribue à la fidélité physique du dispositif de RV (Stedmon et al., 2011) introduit une rotation artificielle dans le flux optique - perturbe les référentiels spatiaux (impliqués dans le contrôle de l équilibre) - modifie la dynamique de la scène visuelle - consensus établi essentiellement sur la base de données subjectives - absence d une métrique commune pour quantifier le roulis visuel

8 Effet sur la dynamique de la scène visuelle? - relation étroite entre les stratégies visuelles et le contrôle de trajectoire en virage - le point tangent, point particulier dans le virage - utilisé comme indice de référencement des directions de regard, car position, dans l environnement 3D, connue

9 > > Effet sur la dynamique de la scène visuelle? Roulis visuel : 0 Roulis visuel : 26 y > x > x y En x: En y: +4.2

10 Objectifs de l étude Manipuler et comparer différentes amplitudes de roulis visuel Evaluer leurs effets sur les processus sous-tendant le contrôle de trajectoire, en l occurrence les stratégies visuelles RV - s appuyer sur des mesures objectives - dépasser les seules performances de conduite Fondam. - stratégie point tangent chez les motocyclistes? - absence d effet sur l axe horizontal - quel effet sur l axe vertical? Report? (absence d effet axe y) Compensation? Nature?

11 Méthodes Participants: n = 12 5 participants: 600 à 750 cm 3 7: supérieure à 1000 cm 3 Moyenne Ecart-type Min Max Age 35,6 11,9 22,5 55,8 Permis B (an) 16,59 11, Km/an Permis A (an) 13,75 11, Km/an Heures/semaine 14,41 12, Type de route fréquentée (%) Urbain 36,2 20, Péri-urbain 42,1 22, Rural 21,7 19, Dispositif: - Simulateur IFSTTAR dans sa version statique - Oculomètre Pertech, tête portée, synchronisé avec le simulateur -Dans un environnement rural, sans trafic, avec alternance ligne droite-virage

12 Méthodes Plan expérimental - 3 gains visuels: 0, 0.2 et 0.4, soit 20 et 40% de l inclinaison d une moto réelle Procédure expérimentale

13 Résultats 1/4

14 Résultats 2/4 Effet du gain visuel sur la dynamique de la scène (roulis visuel) - Roulis visuel: dépend de la vitesse de passage dans le virage et de la courbure de la trajectoire Libre contrôle de la vitesse (100 km/h) et de la trajectoire Roulis visuel (degré) Moyen Max Gain 0 0,00* 0,00* Gain 0,2 4,06* 5,11* Gain 0,4 8,57* 10,80*

15 Distance du PT au centre de l'image (degré) Distance du PT au centre de l'image (degré) Résultats 2/4 Effet du gain visuel sur la dynamique du point tangent 9 Min Max M 8 7 n.s. n.s. 7,42 7,47 7, ,9 5,85 5,91 4 4,38 4,27 4, Gain 0 Gain 0,2 Gain 0,4 Espace de mouvement du PT sur l axe horizontal (x) Espace de mouvement du PT sur l axe vertical (x) Min Max M *** *** *** 1,16 0,24 0,69-0,13-0,35-0, ,11-2,21-2,7 Gain 0 Gain 0,2 Gain 0,4

16 < < < < < < < < < < < < <-9-9 < <-8-8 < <-7-7 < <-6-6 < <-5-5 < <-4-4 < <-3-3 < <-2-2 < <-1-1 < <0 0 < <1 1 < <2 2 < <3 3 < <4 4 < <5 5 < <6 6 < <7 7 < <8 8 < <9 9 < <10 10 < <11 11 < <12 12 < <13 13 < <14 14 < <15 >15 Proportion de Directions de regard (%) Résultats 3/4 Effet du gain visuel sur les directions de regard au point tangent Sur l axe horizontal (x) Gain 0 Gain 0,2 14 Gain 0, > x 8 6 n.s Distance Direction de regard /PT (degré)

17 < < < < < < < < < < < < <-9-9 < <-8-8 < <-7-7 < <-6-6 < <-5-5 < <-4-4 < <-3-3 < <-2-2 < <-1-1 < <0 0 < <1 1 < <2 2 < <3 3 < <4 4 < <5 5 < <6 6 < <7 7 < <8 8 < <9 9 < <10 10 < <11 11 < <12 12 < <13 13 < <14 14 < <15 >15 > Proportion de Directions de regard (%) Résultats 3.5/4 Effet du gain visuel sur les directions de regard au point tangent Sur l axe vertical (y) 35 0 < <1 1 < <2 2 < <3 3 < <4 4 < <5 5 < <6 Gain 0 21,9 28,5 19,5 8,4 2,9 1,04 Gain 0,4 16,5 21,1 18,6 12,6 6,8 4,1 30 Gain 0 Gain 0,2 * -15 y 25 Gain 0,4 * * * * 0 Distance Directions de regard / PT (degré)

18 Résultats 4/4 Effet du gain visuel sur les comportements de conduite Vitesse (km/h) Ecart latéral (en cm / centre de voie) Variabilité de l écart latéral (cm) Nombre de sorties de voie Gain 0 105,3 48,28 29,28 1 Gain 0,2 104,1 60,48 30,6 12 Gain 0,4 107,0 65,6 32,82 13 n.s. *** *** *** + Absence d effet du gain visuel sur les scores au questionnaire du mal du simulateur

19 Discussion / conclusion Réalité virtuelle - effets significatifs sur des variables souvent utilisées dans les études sur simulateur de conduite (position latérale, variabilité) - des sorties de voie en nombre - effets sur les directions de regard, avec une modification du positionnement moyen sur l axe vertical - absence d effet sur le mal du simulateur - le roulis visuel est à proscrire, ou tout au moins à limiter, en simulation moto - quels effets sur d autres types de situations, de tâches? - quelles relations avec le roulis phyisque?

20 Discussion / conclusion Aspects fondamentaux - relatif maintien de la stratégie point tangent (gain 0), l essentiel des fixations se situant de façon légèrement décalée du PT de 3 en x et 1 en y - avec le roulis visuel, pas de report à l identique des directions de regard sur l axe vertical - réorganisation des stratégies visuelles (mais qui n est pas massive ) vers l acquisition d informations plus éloignées - quelle signification en termes de sources d informations visuelles? - autres analyses à effectuer sur les données

21 Merci de votre attention

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