CARDS simulator

SYNTHESE DU PROJET

Objectifs Les simulateurs statiques répondent à des besoins tels que les études d'ergonomie (évaluation d'interfaces homme-machine), de visibilité (masquage du champ de vision du conducteur par des éléments d'architecture) ou d'éclairage (mise au point de projecteurs). Mais dès que l'on aborde des situations où le véhicule accélère, décélère brutalement, ou prend des virages serrés, l'absence de ressenti physique par le corps provoque une incohérence entre les stimuli visuels et kinesthésiques du conducteur, induisant un "mal du simulateur". Le simulateur dynamique améliore le réalisme de la conduite et permet ainsi d'étendre son champ d’applications possibles aux études de système de contrôle dynamique du véhicule, au confort du conducteur ou aux prestations liées au freinage et à la direction. Description du simulateur Le simulateur dynamique, développé et intégré par le Centre Technique de Simulation, en partenariat avec les bureaux d'études électroniques et mécanique de Renault Direction de la Recherche, a été certifié conforme aux directives CE .	Le poste de conduite Le poste de conduite du simulateur est un cockpit générique appelé CARDS2 résultant du projet Eurêka du même nom. L'ensemble des commandes est utilisable par le conducteur, et le tableau de bord est animé. Des dispositifs de retour d'effort ont été installés sur la colonne de direction, le levier de vitesse, le pédalier et le frein à main afin de simuler les efforts correspondants Génération et affichage d'images Grâce à une projection panoramique de l'image frontale (champ horizontal de 150°) et la restitution des trois rétroviseurs, le conducteur est complètement immergé dans la scène virtuelle. Les images de synthèse sont calculées par des PC Linux équipés de cartes graphiques nVidia Quadro de dernière génération. La projection des images est assurée par trois projecteurs Barco Sim4 pour les vues frontales et trois projecteurs Barco LCD pour les vues arrières. Logiciel de simulation Le simulateur dynamique est équipé du logiciel de simulation SCANeR© II développé par le Centre Technique de Simulation. Ce logiciel offre un environnement modulaire complet de simulation de conduite incluant les modules de génération d'images, modélisation dynamique du véhicule, génération de trafic, génération sonore, commande de plate-forme mobile et de siège vibrant, gestion des entrées/sortie du cockpit, et de nombreux outils de préparation et d'exploitation d'expérimentations.
La plate-forme mobile La plate-forme mobile possède 6 degrés de liberté et utilise des vérins électromécaniques pouvant générer des accélérations effectives allant jusqu'à 0,5 g et des courses d'une vingtaine de centimètres sur les trois axes linéaires et d'une vingtaine de degrés sur les trois axes angulaires. Ces performances permettent de restituer la plupart des sollicitations rencontrées en conduite normale. Applications Ce simulateur dynamique est utilisé pour le développement, la mise au point des systèmes d'interaction homme-machine, l'aide à la conduite et la caractérisation du comportement du conducteur en situation accidentogène. Le simulateur dynamique apparaît comme l’outil idéal pour réaliser des essais reproductibles, y compris en situation critique, en toute sécurité pour l’essayeur.	CARDS Le simulateur actuel utilise un poste de conduite générique et modulaire développé dans le cadre du projet Eurêka CARDS (Comprehensive Automobile Research and Development Simulator) Σ !1924 , ce projet visant le développement d'un simulateur de conduite s'appuyant sur une restitution visuelle par casque, incluant un mouvement de siège et une plate-forme mobile.
Fiche Technique
Poste de conduite : générique CARDS2, instrumenté et équipé d’un multiplexage CAN. Restitution d'effort aux commandes : Restituteurs actifs DAE TRW et pédale active d'accélérateur. Restituteurs passifs sur les pédales d'accélérateur, d'embrayage, le levier de vitesse et le frein à main. Plate-forme Hydraudyne à 6 degrés de liberté utilisant des vérins électromécaniques. Génération d’images : PC Linux équipés de cartes graphiques dernière génération. Restitution d’images : Projecteurs Barco Sim4 et LCD. Logiciel SCANeR© II développé par le Centre Technique de Simulation.

PROJECT DESCRIPTION

Objectives Several static simulators have been developed by Renault, Research Department since 1989. The need to enhance driving realism through a better consistency between visual and kinaesthetic stimuli, and the emergence of new research and development needs have led Renault to build a new dynamic simulator in 1999. Among the key applications planned on this simulator were studies such as : driver aid systems, dynamic comfort (seats, suspensions), ergonomics (assessment of man-machine interfaces), visibility studies (masking effects due to vehicle architecture) or headlight design. Simulator description The development and integration were carried out by the Technical Centre for Simulation, in cooperation with the Mechanical and Electrical Design Offices of Renault (Research Department) and was certified compliant with EC standards. .	Driver station The simulator uses a generic cockpit called CARDS2 resulting from the Eureka project of the same name, with fully operational commands (steering wheel, pedals, gearbox lever, etc.) and animated dashboards dials. Force feedback systems are coupled to the steering wheel, the gearbox lever, clutch and brakes, to simulate proper physical response. Motion platform The 6-axes motion platform uses electromechanical actuators producing accelerations up to 0.5 g within a motion envelope of about 40 cm linear and 20° angular displacement. These performances allow rendering of most of the car dynamics in average driving situations. Image generation and display The driver is fully immersed in the virtual scene, composed of a 150° wide frontal image and 3 back-projection screens for the rear-view mirrors. Real-time digital images are computed by Linux PCs with last generation nVIDIA Quadro graphics boards. Image projection is performed by 3 Barco Sim4 projectors for the frontal views, and 3 Barco LCD projectors for the rear views.
Simulation software The dynamics simulator uses the SCANeR© II simulation software, developed by the Technical Centre for Simulation. This software is a modular environment dedicated to driving simulation, including modules for image generation, vehicle dynamics simulation, traffic generation, sound effects, motion platform and motion seat command strategies, cockpit I/O acquisition, as well as several tools for scenario edition and monitoring. SCANeR© II is also used at Volvo Trucks (F), Transport Research Laboratories (UK), SINTEF (N), Audi (D), Nissan (Japan) and the University of Minnesota Institute (USA) among others. Applications This dynamic simulator is used for the development and design of man-machine interaction (MMI) systems, adaptive cruise control (ACC) or electronic stability programs (ESP). For further studies on driver behaviour, for instance in accident situations, the simulator is an ideal tool to create reproductible and safe experiments.	CARDS The actual simulator uses a generic and modular cockpit developed within the framework of the Eureka CARDS project (Comprehensive Automobile Research and Development Simulator) Σ!1924 aiming at the development of a driving simulator based on a visualisation helmet and a motion platform.
Technical Data
Driver station : CARDS2 generic cockpit, fully instrumented with CAN multiplexed data acquisition. Force feedback : DAE TRW steering wheel actuator and active gas pedal, Passive actuators for gas and clutch pedals, gearbox lever and hand brake. Motion platform : 6-axes electromechanical from Hydraudyne. Projection : Barco Sim4 and LCD projectors. Software : SCANeR© II, developed by the Technical Center for Simulation