Conception et réalisation d'une interface haptique multiétages pour les applications de la réalité virtuelle

par Abdelhamid Drif

Thèse de doctorat en Robotique

Sous la direction de Abderrahmane Kheddar.

Soutenue en 2007

à Evry-Val d'Essonne .


  • Résumé

    Le retour haptique est confronté actuellement à deux problèmes majeurs: tout d'abord aux limitations des technologies d'actionnement, notamment tactiles, qui se manifestent tant au niveau de la conception et de l'intégration dans les dispositifs haptiques. Ensuite à un manque accru d'une connaissance plus profonde de la perception haptique. Dans cette optique, notre travail de thèse s'est focalisé sur deux problématiques : la première concerne la réalisation d'une nouvelle interface haptique multiétages pour les applications de la réalité virtuelle. Le concept repose une architecture multiétages réarrangés en fonction de la perception fréquentielle et qui tient mieux en compte des problèmes d'intégrations tactile/kinesthésique. Notre travail s'est intéressé aux développements de son étage inférieur pour le rendu des forces d'interactions ainsi que des aspects liés à la commande et à son interfaçage logiciel et matériel. Cet étage offre un large potentiel d'intégrations pouvant facilement être combiné avec d'autres interfaces pour les applications de la réalité virtuelle, mais pouvant aussi être utilisé comme robot cartésien esclave à 3ddl pour les applications de la téléopération bilatérale La deuxième problématique concerne la réalisation d'une nouvelle interface pour la restitution des sensations thermiques. Par opposition aux interfaces thermiques actuelles, s'appuyant sur un retour unilatéral en température vers l'opérateur, le principe du rendu proposé est basé le couplage bilatéral de la température et du flux thermique échangé entre l'opérateur et l'objet manipulé. Dans ce contexte, nous avons développé un démonstrateur et implémenté quatre structures de couplages bilatéraux pour le rendu thermique. Des expérimentations à travers des scénarios d'interactions ont été réalisées pour la validation des concepts et des interfaces réalisées

  • Titre traduit

    Design and realization of a multilevel haptic display for virtual reality applications.


  • Résumé

    The haptic feedback is nowadays challenged by two major problems: firstly, actuation technologies limitations, namely tactile, which are exhibited at the designing and the integrating level in the haptic devices. Secondly, a lack of knowledge of the haptic perception. Accordingly, this thesis is focused on two problems: the first is the design and the development of a new multilevel haptic interface for virtual reality applications. The rendering concept is based on a multistage architecture rearranged according to low-to-high frequencies perception and which takes in account tactile/kinesthetic integration problems. This thesis focused on the developments of the lower stage for the rendering of interactions forces (force and friction) as well as aspects related to its software and hardware interfacing and control. This stage offers a large potential of integrations which can easily be combined with other tactile and thermal interfaces for virtual reality applications, but also which can be used as a 3dof Cartesian slave robot in bilateral teleoperation applications. The second problem is the design and the development of a new interface for thermal sensations restitution. By opposition to current thermal interfaces based on a unilateral temperature feedback towards the operator, the proposed rendering scheme is based on the bilateral coupling between the temperature and the heat flux exchanged between the operator and the remote object. In this context, we have developed a master-slave thermal demonstrator and implemented four structures of thermal bilateral couplings. Experiments through interactions scenarios were realized for the validation of the proposed concepts and the realized interface.

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La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (xii-180 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 171-178

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  • Bibliothèque : Université d'Evry-Val d'Essonne. Service commun de la documentation. Bibliothèque centrale.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 629.892 DRI con
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