Synthese de retour kinesthesique et perception haptique lors de taches de manipulation virtuelle

par CONSTANTINOS TZAFESTAS

Thèse de doctorat en Sciences biologiques et fondamentales appliquées. Psychologie

Sous la direction de Philippe Coiffet.

Soutenue en 1998

à Paris 6 .

mots clés

Résumé

La principale caracteristique d'un monde virtuel a trait a l'interactivite sensori-motrice multimodale entre l'homme et l'environnement virtuel. Cette interaction implique, d'une part, une capacite d'actions que l'utilisateur peut porter, d'une maniere naturelle, au sein de cet environnement simule et anime par ordinateur et, d'autre part, un retour d'information s'adressant a tous les canaux sensoriels de l'homme : la vision, le sens haptique, l'audition etc. L'interaction haptique est ici etudiee du point de vue de l'integration, dans un environnement virtuel, de la dexterite et des fonctionalites de la main, c'est a dire ses capacites de prehension et de perception. Le dernier element implique notamment un retour haptique issu de l'environnement virtuel et applique sur la main de l'utilisateur. Etant donne de la complexite du systeme haptique humain, il est clair qu'un tel retour ne peut s'adresser qu'a un sous-ensemble des facultes sensorielles de la main. Nous proposons plus particulierement un retour kinesthesique distribue sur la main, base sur une analyse de la prehension virtuelle et sur une distribution des torseurs externes dans l'espace des forces de saisie. Ce retour est effectue a l'aide d'un gant exosquelette qui permet l'application de couples sur les articulations des doigts. La question a laquelle nous essayons de repondre est si un tel retour limite a l'application de couples articulaires sur la main permet la perception de caracteristiques physiques d'objets virtuels manipules, c'est a dire si une substitution sensorielle est ainsi possible. Des experiences psychophysiques ont ete menees pour l'evaluation de la perception haptique dans trois cas : perception de couple applique sur une articulation, perception de la raideur d'un objet virtuel saisi et perception du poids d'un objet virtuel manipule. Les estimations des seuils de perception ainsi obtenues sont similaires a celles rapportees dans la litterature dans le cas de la manipulation d'objets reels. Ceci montre alors qu'un tel retour kinesthesique sur la main peut restituer des sensations pertinentes et donner une image perceptuelle exploitable par l'utilisateur. Ces methodes d'interaction haptique dextre trouvent des applications notamment dans le cadre d'un systeme de telemanipulation moyenant des techniques de realite virtuelle.

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