Implémentation moléculaire d'interfaces uti lisateur à changement de forme

Molecular implementation of shape-changing user interfaces

• Auteur / Autrice : Laura Pruszko
• Direction : Céline Coutrix, Yann Laurillau, Julien Bourgeois
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 29/08/2023
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique (Grenoble ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique de Grenoble (2007-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Equipe de recherche Ingénierie de l'interaction homme-machine (Grenoble ; 1989-....)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Simonin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Miriam Sturdee
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Thomas Pietrzak, Emmanuel Dubois

Mots clés

Mots clés contrôlés

Informatique sensible au contexte

Conception centrée sur l'utilisateur

Interfaces graphiques (informatique)

Mots clés libres

Interaction tangible

Interfaces à changement de formes

Interaction homme-Machine

Shape-Changing interfaces

Tangible interaction

Human computer interaction

Résumé

Les interfaces utilisateur à changement de forme, c'est-à-dire des dispositifs physiques capables de modifier leur forme pour s'adapter à l'utilisateur, à la tâche ou à l'environnement, ont le potentiel de combler le fossé entre la physicalité des interfaces utilisateur tangibles et la flexibilité des interfaces utilisateur graphiques. Ces interfaces offrent des perspectives prometteuses, notamment des possibilités d'adaptation et une meilleure interaction sans recours au regard. Cependant, étant donné que ces types d'interfaces ne sont pas couramment utilisés dans notre vie quotidienne, elles soulèvent de nouvelles considérations en termes d'utilisabilité à explorer pour la communauté de l'interaction homme-machine (IHM), comme l'ont souligné les travaux précédents.Cette thèse étudie spécifiquement les défis liés aux interfaces à changement de forme modulaires. Une des premières étapes nécessaires consiste à isoler les facteurs de conception et à comprendre leur impact relatif sur l'interaction utilisateur. Notre objectif est d'étudier les défis et les opportunités des robots modulaires en tant que nouvelle façon d'implémenter des interfaces à changement de forme modulaires. Nous définissons un robot modulaire comme un ensemble de modules robotiques, c'est-à-dire des systèmes microélectromécaniques intégrant des capacités informatiques leur permettant de changer de forme, que ce soit de manière autonome ou non.L'hypothèse de recherche est que les robots modulaires peuvent surmonter les inconvénients des implémentations actuelles d'interfaces à changement de forme, tels que l'actionnement pneumatique, les affichages à base de tiges et les structures mécaniques. Ces solutions ne permettent pas l'ajout de matière à l'interface et n'autorisent pas toujours la présence de zones vides, telles que des espaces et des ponts. En revanche, les robots modulaires peuvent ajouter des modules à une forme préexistante et pourraient permettre de simuler n'importe quelle forme souhaitée, à l'instar d'une ``pâte à modeler'' programmable. Cette thèse contribue au domaine de l'IHM en (1) examinant et structurant l'espace de conception des interfaces utilisateur à changement de forme modulaires et (2) réalisant des études utilisateurs pour évaluer l'impact de trois paramètres impliqués dans la conception des modules d'une interface physique, à savoir leur taille, leur forme et leur force de connexion.

Shape-changing user interfaces (UIs), which refer to physical devices capable of altering their form to accommodate users, tasks, or environments, have the potential to bridge the gap between tangible user interfaces' physicality and the flexibility of graphical user interfaces. These UIs offer promising prospects, including adaptive affordances and improved eye-free interaction. However, due to their limited presence in everyday life, they introduce new considerations for the HCI community to examine, as previous research has highlighted the associated challenges.This thesis specifically investigates the challenges related to modular shape-changing interfaces. A crucial initial step involves isolating the design factors and comprehending their relative impact on user interaction. Our objective is to explore the challenges and opportunities presented by modular robots as a novel approach to implementing modular shape-changing UIs. In this context, modular robots are defined as ensembles of robotic modules, which are microelectromechanical systems embedding computational capabilities and enabling shape changes either independently or collectively.The research hypothesis is that modular robots can address the limitations of current implementations of shape-changing UIs, such as pneumatic actuation, rod-based displays, and mechanical structures. Unlike these solutions, modular robots enable the addition of modules to an existing shape and facilitate the attainment of any desired shape, akin to programmable play-doh. This thesis contributes to the field of HCI by: (1) reviewing and structuring the design space of modular shape-changing UIs and (2) conducting user studies to evaluate the impact of three parameters—module size, shape, and strength—on the design of physical interfaces.