Interaction via des matériaux mous et programmables

Interaction through programmable soft materials

• Auteur / Autrice : Zhuzhi Fan
• Direction : Céline Coutrix, Benoît Roman
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 07/05/2024
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique (Grenoble, Isère, France ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique de Grenoble (Isère, France ; 2007-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Equipe de recherche Ingénierie de l'interaction homme-machine (Grenoble ; 1989-....)
• Jury : Président / Présidente : Laurence Nigay
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Maud Marchal, Kening Ken Zhu
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne Roudaut, Jan Borchers
• DOI : 10.70675/19317e60z8f1az4c25za737zba4c5fe1ddf4

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interaction humain-machine

Interfaces utilisateur (informatique)

Reconnaissance des formes (informatique)

Mots clés libres

Interactions homme-Machine

Matériaux programmables

Matériaux mous

Human–computer interaction

Soft materials

Programmable materials

Résumé

Les interfaces utilisateur (IU) à forme variable sont de plus en plus étudiées en interaction humain-machine (IHM) en raison de leur capacité à adapter l'interface en fonction des données, des tâches, de l'environnement et des utilisateurs. L'émergence de matériaux souples programmables a permis aux chercheurs en IHM de concevoir des IU souples avec une plus grande flexibilité. Les matériaux souples comme le silicone ont suscité l'intérêt des chercheurs en IHM en raison de leur compatibilité avec le corps humain pour les applications portables et de leur remarquable capacité à changer de forme. Cependant, on sait actuellement peu de choses sur la capacité des utilisateurs à percevoir la forme des IU à forme variable et sur l'impact de la souplesse des IU sur la capacité des utilisateurs à percevoir cette forme. En outre, les possibilités et les défis liés à la construction d'IU souple à forme variable ont été peu abordés.Cette thèse de doctorat aborde trois principales questions de recherche : (1) Comment les utilisateurs perçoivent-ils les interfaces utilisateur à changement de forme ? (2) Quelles interfaces utilisateur souple à changement de forme peuvent être développées et quels sont les défis à relever ? et (3) À quoi peuvent servir les interfaces utilisateur à changement de forme souple ?Tout d'abord, une expérience psychophysique est menée pour étudier la capacité des utilisateurs à percevoir la forme de surfaces plus ou moins molles. Deuxièmement, les possibilités et les défis liés à la construction d'interfaces à changement de forme à l'aide de matériaux souples sont explorés. Notamment, la thèse propose une nouvelle technologie pour le développement d'interfaces utilisateur souples à changement de forme qui peuvent aussi changer de dureté. Troisièmement, deux études de cas sont développées : L'adaptation de la forme à l'arrière du téléphone mobile suite à la démonstration des performances asymétriques entre mains dominante et non-dominante à l'arrière du téléphone, et l'étude de la perception d'une surface souple changeant de forme à l'arrière d'une montre connectée.

Shape-changing user interfaces (UIs) have been increasingly studied in human-computer interaction (HCI) due to their ability to adapt the interaction to data, tasks, environment, and users. The emergence of programmable soft materials has enabled HCI researchers to design soft, shape-changing UIs with high flexibility. Soft materials like silicon have attracted HCI researchers’ interest due to their compliance with the human body for wearable applications and their remarkable shape-morphing ability. However, little is known about users’ ability to perceive the shape of soft shape-changing UIs and the impact of UIs’ softness on users’ shape perception ability. Moreover, the possibility and challenges of building soft, shape-changing UIs have hardly been discussed.This Ph.D. thesis addresses three main research questions: (1) How do users perceive soft shape-changing UIs? (2) Which soft shape-changing UIs can be developed, and what are the challenges? and (3) What can soft shape-changing UIs be used for? Firstly, a psychophysical experiment is conducted to study users’ shape perception ability with surfaces under different softness. Secondly, the possibility and challenges of constructing shape-changing interfaces with soft materials are explored. In particular, a new technology is proposed to build soft shape-changing UIs with strength tunability. Lastly, two case studies are presented: The adaptation of the shape of the surface at the back of a mobile phone following the demonstration of the asymmetric efficiency of dominant and non-dominant hands at the back of the device and the study of the perception of a soft shape-changing surface at the back of a smartwatch.