Vital : un nouveau système de communication tactile

par Mohamed Benali Khoudja

Thèse de doctorat en Robotique

Sous la direction de Abderrahmane Kheddar.

Soutenue en 2004

à Evry-Val d'Essonne .

mots clés

• Robotique
• Réalité virtuelle

Résumé

Une interface de rendu tactile a pour but de reproduire des informations de contact : forme locale, rugosité, texture, échanges thermiques et chimiques, etc. Pour les applications de réalité virtuelle ou de télé-présence on cherche à restituer des percepts tactiles « brutes », alors que pour les personnes handicapées ou en télé-communication usuelle on cherche à restituer un « langage tactile ». Dans les deux cas, une interface matérielle est nécessaire afin d'acheminer l'information tactile jusqu'à l'utilisateur. Une nouvelle interface tactile nommée VITAL (acronyme de VibtoTActiLe) a été conçue et réalisée. VITAL est constituée d'une matrice de micro-actionneurs lectromagnétiques basés sur une méthode de fabrication et d'assemblage multicouche. Cette approche permet de rendre la complexité d'assemblage et d'adressage indépendante du nombre de micro-actionneurs. Une étude d'optimisation électromagnétique a permis de tenir compte des spécifications des micro-actionneurs en terme de bande passante,de puissance dissipée et de force. Des tests pour valider les performances de VITAL à communiquer une information tactile sont présentés. Une nouvelle application du tactile orientée communication est présentée. Elle introduit les premières briques de base (appelées « tactèmes ») d'un nouveau langage tactile. Par ailleurs, il y a des applications où le rendu thermique complète l'information vibrotactile lorsqu'il n'est pas du dominant. C'est pourquoi, une étude des transferts thermiques se produisant au contact du doigt et d'un matériau est développée.

Titre traduit

Vital a new tactile feedback device for communication use.

Résumé

Tactile displays are deformable surfaces that simulate skin deformations that occur when interacting with actual materials by transmitting small-scale shape information, vibrations, temperature variation. . . To the fingertip. A new vibrotactile display system shaped as a matrix of micro-electromagnetic actuators is presented and named VITAL (acronym for VibroTactile). VITAL is based on a multilayer design approach. This allows the complexity of the assembling process to be independent from the number of micro-actuators. Conducted experiments indicated that VITAL is well adapted to display form and direction information to persons. Another new application for tactile interfaces is designed. The fundamentals of a new tactile « language » that allows to communicate several information (like emotions) is discussed. Finallly, the thermal transfer exchange occurring between the fingertip and any material surface is investigated to add a new dimension of realism to the tactile information. A thermal model of heat transfers and human factor tasks are presented.