Thèse soutenue

Etude de la réflexion et de l'absorption des ondes ultrasonores par le doigt : application aux surfaces haptiques
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Auteur / Autrice : Nicolas Huloux
Direction : Reinoud Jan BootsmaMichaël Wiertlewski
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences du Mouvement Humain
Date : Soutenance le 06/05/2021
Etablissement(s) : Aix-Marseille
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences du Mouvement Humain (Marseille)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences du Mouvement Etienne Jules Marey (ISM)
Jury : Président / Présidente : Frédéric Lebon
Examinateurs / Examinatrices : Sinan D. Haliyo, Julien Scheibert
Rapporteurs / Rapporteuses : Betty Lemaire-Semail, Micky Rakotondrabe

Résumé

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L’écran tactile représente aujourd’hui la quintessence des interfaces homme machine. Cependant, l’interaction avec cette surface plane demande une attention visuelle forte, en contradiction avec l’expérience physique du monde qui nous entoure. Afin de pallier ce manque, les surfaces haptiques offrent une nouvelle opportunité pour générer des stimuli tactiles directement sur le doigt de leurs utilisateurs. Pour générer ces stimuli, un principe prometteur repose sur la modulation du frottement du doigt sur la surface active. La variation de cet effort, opposé au mouvement du doigt, génère l’illusion les formes d’un relief. La méthode utilisée dans ce travail repose sur le contrôle en temps réel de l’amplitude d’ondes ultrasonores pour faire varier le frottement du doigt. L’effet de ces ondes ultrasonores sur le frottement est un phénomène complexe et variable. Ce travail propose une méthode pour mesurer et contrôler en boucle fermée cette force et ainsi corriger les variations. Afin de comprendre les nuances de l’interaction ondes-doigt, un modèle reposant sur la théorie de contact multi-échelles a été conçu. Il intègre la dynamique non-linéaire qui lie deux échelles de temps : celle de la vibration ultrasonore et son impact sur le frottement. En retour, ce modèle permet d’extraire l’état du contact, et donc du frottement à partir de la simple mesure de la vibration de la plaque. Ceci, le rend parfaitement prêt à être utilisé dans des interfaces haptiques. Avec cette estimation du frottement possible avant même la mise en glissement, s’ouvrent de nouvelles possibilités de stimuli tactiles pouvant renforcer le réalisme des illusions produites par les surfaces haptiques.