Tribologie et perception tactile de surfaces texturées

par Benjamin Weiland

Thèse de doctorat en Mécanique

Soutenue le 16-07-2020

à Bourgogne Franche-Comté , dans le cadre de SPIM - Sciences Physiques pour l'Ingénieur et Microtechniques , en partenariat avec FEMTO-ST Franche Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies (laboratoire) , Université de Franche-Comté (Etablissement de préparation) et de Franche-Comté Électronique Mécanique- Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR 6174) / FEMTO-ST (laboratoire) .


  • Résumé

    Contrairement aux sens visuels et auditifs, le codage de l’information tactile est encore méconnu. Dans cette thèse de doctorat, nous nous intéressons aux phénomènes initiaux conduisant l’individu à émettre un jugement sur sa perception de la surface explorée. Dans ce champ d’étude, l’originalité de notre démarche s’appuie sur l’emploi et la confrontation, de quatre piliers méthodologiques : (i) la caractérisation fine des propriétés in vivo du doigt ; (ii) la réalisation et la caractérisation d’une variété de surfaces texturées déterministes définies à l’échelle submillimétrique ; (iii) la caractérisation in vivo du comportement frictionnel et vibratoire du contact doigt/texture, couplée à une étude numérique de la mécanique de ce contact ; (iv) la quantification de la perception tactile d’un groupe d’individus. Ces recherches ont permis notamment de mettre en évidence que, bien que les surfaces soient texturées, le coefficient de frottement entre celles-ci et un doigt humain est majoritairement piloté par l’adhésion entre les deux surfaces. Un second résultat majeur issu de ces recherches porte sur l’identification des phénomènes physiques à l’origine de la perception tactile. Nous avons d’abord montré que les surfaces texturées utilisées sont à l’origine de trois dimensions psycho-perceptives : « glissant/bloquant », « vibrant/calme » et « rugueux/lisse ». Nos mesures ont ensuite permis de montrer que l’intensité de la perception du glissement est pilotée uniquement par le coefficient de frottement, tandis que celle de la perception des vibrations l’est à la fois par le coefficient de frottement et par les vibrations induites par frottement. Finalement, l’intensité de la perception de la rugosité dépend uniquement de la dimension des aspérités composant les textures.

  • Titre traduit

    Tactile tribology and perception of textured surfaces


  • Résumé

    The coding of tactile information, as opposed to visual and acoustic, is still misunderstood. This PhD work is focused on the initial phenomena which lead to emit an opinion on the perception of an explored surface. The originality of the work relies on four methodological pillars: (i) the complete characterization of the finger pad properties; (ii) the elaboration and characterization of a variety of determinist textured surfaces at the sub-millimeter scale; (iii) the in vivo characterization of the frictional and vibratory behavior of the contact between a finger pad and a textured surface together with a numeric study on the contact mechanics; (iv) the characterization of the tactile perception by a panel of volunteers. It is shown that even though the surfaces are textured, the friction coefficient between these surfaces and a human finger is mostly driven by adhesion in the contact. A second major outcome concerns the physical phenomena which influence the tactile perception. First, it appears that the textured surfaces used in this study can be discriminated according to three psycho-perceptive dimensions: “slippery”, “vibrating” and “rough”. Then, the intensity of the slippery perception is solely driven by the friction coefficient, while the vibrating perception is driven by both the friction coefficient and the friction induced vibrations. Finally, the intensity of the roughness perception depends solely geometric features of the texture asperities.


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Informations

  • Sous le titre : Tribologie et perception tactile de surfaces texturées
  • Détails : 1 vol (183p)
  • Annexes : Bibliographie: 387 REF
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