From surface to surface - Transformations de surface tactile pour l’interaction incarnée dans le cockpit

par Sylvain Pauchet

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Stéphane Conversy et de Catherine Letondal.

Soutenue le 12-06-2019

à Toulouse, ISAE , dans le cadre de École doctorale Systèmes (Toulouse) , en partenariat avec Laboratoire d'Informatique Interactive - LII (ENAC) (laboratoire) .


  • Résumé

    La « surface », dans les systèmes interactifs tactiles est à la fois le support du toucher et de l’image. Alors qu’au fil du temps les surfaces tactiles se sont transformées dans leur épaisseur, forme et rigidité, la modalité d’interaction se limite, comme sur les premiers dispositifs, à une mise en contact simple du doigt avec l’écran dans un geste qui feint de manipuler ce qui est affiché. Le sens du toucher, même pour des dispositifs tactiles installés dans des systèmes critiques comme dans l’aéronautique ou l’automobile, reste essentiellement sollicité en tant que prolongement de la vision, pour pointer et contrôler. Alors que les théories de la phénoménologie de la perception, de la perception écologique et des interactions tangibles et incarnées reconnaissent l’importance du corps, de la motricité et des interactions avec l’environnement dans les phénomènes perceptifs, il paraît réducteur de continuer à considérer la vision comme sens premier et principal de l’interaction tactile.Nous pensons que la transformation de la forme physique de l’interface tactile est un moyen efficace pour réincarner l’espace d’interaction tactile en utilisant mieux les capacités motrices des utilisateurs ainsi que leurs habiletés à négocier, manipuler et s’orienter dans leur environnement. A partir d’une caractérisation des risques potentiels du développement des interactions tactiles dans le contexte d’un cockpit d’avion de ligne (augmentation de la charge cognitive, sur-sollicitation du canal visuel, altération de la conscience de la situation, etc.), nous explorons les apports d’une interface tactile à changement de forme pour améliorer la collaboration pilotes-système au travers de la conception, la fabrication et l’évaluation de trois prototypes fonctionnels. Avec l’étude qualitative et quantitative du prototype GazeForm, nous montrons que le changement de forme d’une surface tactile en fonction de la position du regard permet de diminuer la charge de travail, améliorer la performance, réduire les mouvements oculaires et améliorer la distribution de l’attention visuelle comparativement à un écran tactile classique. Par l’élaboration du concept Multi-plié nous mettons en évidence les dimensions et propriétés de la transformation par pliure d’une surface d’affichage interactive. Avec les évaluations qualitatives des deux dispositifs illustrant le concept, le premier présentant une série d’écrans tactiles articulés et le deuxième une surface d'affichage tactile « plissable », nous démontrons qu’une surface tactile continue pliable offre un support pertinent à l'interaction incarnée et permet d’augmenter la sensation de contrôle pour la gestion d’un système critique. Enfin, pour généraliser la connaissance produite à d’autres contextes d’usages avec une forte division de l’attention visuelle (conduite automobile, salle de contrôle, appareil tactile portable en mobilité) nous proposons un espace de conception pour les interfaces tactiles reconfigurables.

  • Titre traduit

    From surface to surface - Touch surface shape changes for embodied interaction in the cockpit


  • Résumé

    The "surface" in interactive touch systems is both the support of touch and image. While over time touch surfaces have been transformed in their thicknesses, shapes and stiffness, the interaction modality is limited, as on the first devices, to a simple contact of the finger with the screen in a gesture that pretends to manipulate what is displayed. The sense of touch, even for touch devices installed in critical systems, such as in the aeronautics or automotive industries, remains mainly used as an extension of vision, to point and control. While the theories of the phenomenology of perception, ecological perception and tangible and embodied interactions recognize the importance of the body, motor skills and interactions with the environment in perceptual phenomena, it seems simplistic to consider vision as the first and main sense of touch interaction. We believe that transforming the physical form of the touch interface is an effective way to reincarnate the space of touch interaction by making better use of users' motor skills and their ability to negotiate, manipulate and orient themselves in their environment. Based on a characterization of the potential risks of developing touch interactions in the context of an airliner cockpit (increase in cognitive load, overload of the visual channel, alteration of situational awareness, etc.), we explore, through the design, manufacture and evaluation of three functional prototypes, the contributions of a touch interface with shape change to improve pilotes-system collaboration. With the qualitative and quantitative study of the GazeForm prototype, we show that changing the shape of a touch surface according to the position of the gaze makes it possible, compared to a conventional touch screen, to reduce the workload, improve performance, reduce eye movements and improve the distribution of visual attention. By qualitative evaluation of the two Multi-plié devices, the first with a series of articulated touch screens and the second with a "pleatable" touch display surface, we show that a transformable touch surface stabilizes touch action, promotes collaboration and improves situational awareness. In addition to these contributions, we find that changing the shape of the touch interaction surface increases the feeling and level of control for the management of a critical system. Finally, to generalize the knowledge produced to other contexts of use with a strong division of visual attention (driving, control room, portable touch device in mobility) we propose a design space for reconfigurable touch interfaces.


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