Thèse soutenue

Biomécanique de la perception tactile du frottement

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Auteur / Autrice : Laurence Willemet
Direction : Michaël WiertlewskiBruno Cochelin
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences du Mouvement Humain
Date : Soutenance le 06/12/2021
Etablissement(s) : Aix-Marseille
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du Mouvement Humain (Marseille ; 2004-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences du Mouvement Etienne Jules Marey (ISM)
Jury : Président / Présidente : Véronique Perdereau
Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Danion
Rapporteurs / Rapporteuses : Ilana Nisky, Philippe Lefèvre

Résumé

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Nous nous fions à notre sens du toucher pour percevoir et les micro glissements, dans le but de manipuler une grande variété d’objets. Cette remarquable dextérité repose sur une régulation rapide et inconsciente de notre force de préhension, pour éviter une perte d’adhérence sans endommager l'objet, déjà 100ms après le contact. Nous devons cette performance au sens du toucher et aux milliers de mécanorécepteurs qui convertissent l’interaction mécanique complexe. Cependant, comment le cerveau reconstruit l’état de contact à partir de ce volume considérable de données, continue à faire débat. Cette thèse explore comment les afférents tactiles rendent possible une régulation rapide et précise de la force de préhension. Tout d’abord, une expérience psychophysique a permis de montrer qu’une expansion radiale de la peau peut apporter suffisamment d’informations pour apprécier le frottement à l’initialisation du contact. Dans un second temps, je propose un encodage compact qui pourrait être utilisé par le système perceptuel pour estimer la safety margin à partir de la déformation de la peau lors d’un glissement partiel, suggérant un mécanisme pour expliquer nos promptes réactions. Enfin, j’expose un nouveau modèle basé sur la mécanique du contact pour quantifier la sensibilité des mécanorécepteurs aux motifs de déformation. Ce modèle évoque également la présence d’une persistance tactile comblant un signal discret en stimulus continu. Dans leur ensemble, ces travaux révèlent l’encodage de la perception du frottement dans la déformation de la peau. Ces résultats pourront être utiles pour le design de capteurs tactiles bio-inspirés pour la robotique ou les prothèses.