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Vers des interfaces haptiques pour les objets connectés

<p>Vers des interfaces</p>
<p>haptiques pour</p>
<p>les objets connectés</p>

 

Au quotidien, le sens du toucher est fondamental pour la reconnaissance, la découverte et l’utilisation des objets qui nous entourent. Il devrait bientôt être à l’origine de nouveaux modes d’interactions avec les prochaines générations d’objets et de terminaux connectés. Les écrans tactiles restent en effet d’un usage difficile pour réaliser certaines tâches ou pour certaines catégories d’utilisateurs. En effet, ces écrans réclament une attention visuelle soutenue et un effort de coordination important de la part de l’utilisateur.

Afin de dépasser ces limitations, les constructeurs de terminaux mobiles et d’objets connectés commencent à explorer les usages des interfaces dites "haptiques". Ces technologies sont basées sur le sens du toucher et utilisent différents mécanismes comme le retour d’effort ou la transmission de vibrations.

Ces systèmes devraient ainsi permettre d’utiliser simultanément plusieurs « canaux d’interactions » avec les usagers. Ces interfaces dites « haptiques » déjà présentes depuis plusieurs années dans l’univers des jeux vidéo pourraient se diversifier et surtout gagner en précision pour être utilisées sur les terminaux mobiles. Associées à des capteurs infrarouges ou des capteurs de pression, les interfaces haptiques pourraient permettre de « toucher » un produit et d’en ressentir la texture.
Ces nouvelles interfaces haptiques devraient aussi permettre d’enrichir la «grammaire gestuelle» introduite par les écrans tactiles et créer ainsi de nouveaux modes d’interactions avec les objets quotidiens. De plus, ces technologies pourraient inaugurer des interfaces qui ne nécessiteront plus de focaliser l’attention visuelle de l’usager et donc de créer des ruptures dans leurs activités quotidiennes.

Les humains capables de détecter des objets de taille nanométrique

L’une des surprises dans le champ des interfaces tactiles aura été la découverte des limites extrêmes de la perception tactile. Ces perceptions sont en effet beaucoup plus fines que ne l’imaginaient initialement les concepteurs d’interfaces haptiques. Des scientifiques suédois ont ainsi entrepris d’explorer les limites de la perception tactile. L’étude qu’ils viennent de publier dans la revue Nature, Feeling Small : Exploring the Tactile Perception Limits, établit que le sens du toucher est infiniment plus aigu que ce que l’on pensait jusqu’alors. 

Les humains seraient capables de détecter des variations à l’échelle nanométrique en passant leur doigt sur une surface apparemment lisse. Le doigt humain serait capable d’éprouver l’existence d’irrégularités ayant une amplitude de 13 nanomètres (13 milliardièmes de mètre). « Cela signifie que si notre doigt avait la taille de la Terre, nous pourrions sentir la différence entre des maisons et des voitures. L'être humain peut sentir une bosse qui correspond à la taille d'une très grande molécule ».
La compréhension de cette capacité a percevoir de très fines irrégularités à la surface d’une texture ouvre aussi la voie à des avancées dans le domaine des écrans tactiles. Cela devrait permettre de concevoir de nouvelles formes d’interfaces destinées aux personnes ayant une déficience visuelle. De plus, la surface de l'écran tactile pourrait être conçue pour que les utilisateurs la perçoivent comme si étant composée d’un autre matériau, comme le tissu ou le bois (Source : Physorg). 

«Texels» et «tixels», les équivalents tactiles des pixels

Au Japon, la société Kyocera travaille à la mise au point d’écrans capables de délivrer jusqu'à 7 niveaux de réponse selon la pression effectuée par l'utilisateur. Sur un prototype présenté en octobre dernier, l’utilisateur peut sentir l'écran "répondre» à chaque fois que le doigt qui effleure l'écran survole un lien hypertexte au sein du navigateur Web" (Vidéo). KDDI estime que cet écran à contact «sensible» pourrait en particulier faciliter la navigation en ligne pour les malvoyants (Source : Electronista).

En Finlande, la société Senseg propose une technologie d’écran tactile qui utilise des champs électrostatiques pour donner l’impression de ressentir différentes textures. L’illusion est perçue grâce aux différents niveaux de friction provoqués par des variations des champs électrostatiques qui donnent l’impression de toucher une surface physique autre qu’un écran tactile (Vidéo). Senseg a baptisé ces variations de texture de texels, équivalents tactiles des pixels, qui rendent une zone spécifique plus ou moins douce ou rugueuse (Source : Electronista).

Toujours en Filande, la société Nokia a déposé un brevet portant sur un tatouage qui ferait vibrer la peau lorsqu’il est sollicité par un terminal mobile. Ce dispositif, sous la forme d'un patch, remplacerait la sonnerie d'un téléphone par une vibration de la peau, prévenant d'un appel, d'un message, voire de la diminution de charge de la batterie. Le rythme des vibrations pourrait aussi être variable par exemple selon les personnes qui appellent. 


La société britannique Peratech, pour sa part, a mis au point, il y a quelques mois, un capteur de pression suffisamment sensible pour détecter un contact à travers une épaisseur de métal d’un dixième de millimètre ou d’un demi-millimètre de verre. Ces capteurs, conçus à partir de particules conductrices dans un gel polymère isolant, n'ont que quelques microns d'épaisseur et pourraient épouser n'importe quelle forme. Des capteurs de ce type pourraient ainsi être enfouis à l’intérieur d’un smartphone et des tablettes. 

La société californienne Tactus a présenté début 2013 un prototype d’écran tactile dont les "vraies" touches apparaissent lorsque l’utilisateur a besoin d’un clavier, Cette tablette tactile dynamique, ou "Tactus Morphing Tactile surface", fonctionne grâce à un liquide injecté dans un réservoir de l’écran. Quand le système d’exploitation a besoin de faire apparaître un clavier, le liquide gonfle sur les parties de l’écran concernées. Cette technologie est aussi appelée Tixels (Tactile Pixels).

Un écran qui change de texture

En Suisse, les chercheurs de l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) travaillent à la mise au point d’une nouvelle génération de surface tactile qui donnerait à l’utilisateur la sensation que l’écran change de texture sous les doigts. Cette technologie repose sur l’utilisation d’un matériau qui transforme en vibration les impulsions électriques. Grâce à cette propriété dite piézoélectrique, l'élément se dilate puis reprend sa forme initiale, le tout à un rythme très rapide et à une échelle nanométrique. Ces vibrations permettent de créer un léger film d'air entre la surface et le doigt, procurant ainsi à l'utilisateur une sensation de relief. Cette technologie pourrait améliorer l'ergonomie des terminaux mobiles ou celle des distributeurs automatiques en ajoutant un niveau d'information supplémentaire aux surfaces tactiles. Elle pourrait enrichir la lecture des documents ou des pages internet, guider l'attention des lecteurs vers certains éléments ou encore faciliter l’accès des malvoyants aux appareils numériques (Source : MyScience).

Éprouver les formes et les textures


En 2012, Microsoft a avait présenté une technologie baptisée 3D Haptic Touch. Il s’agit d’un écran 3D tactile équipé d’un système haptique, qui produit des sensations lorsque l’on touche ou manipule un objet en générant une vibration. Les chercheurs sont partis d’un écran 3D standard de 24 pouces auquel ils ont superposé une dalle tactile. Entre les deux surfaces, ils ont intercalé des capteurs de force qui détectent la pression exercée sur l’écran. (Vidéo)À l’arrière du dispositif, un bras robotisé en contact avec la dalle et qui se déplace d’avant en arrière produit la vibration voulue lorsqu’une pression est appliquée sur la surface tactile (Source : ExtremeTech).

Le laboratoire Disney Research pour sa part a mis au point un écran tactile capable de simuler, par retour haptique, la géométrie 3D des objets virtuels et des images affichés. D’après l’équipe de recherche, lorsqu’on fait glisser notre doigt sur une surface lisse et qu’une bosse se présente, la modulation de la friction entre le doigt et cette surface augmente. Cela a pour effet d’étirer légèrement la peau et de nous faire ressentir la forme en trois dimensions. Partant de cette hypothèse, les chercheurs ont entrepris de faire varier cette friction sur un écran tactile plat afin de créer l’illusion d’une variation de la forme de la surface. En modulant la tension électrique entre le doigt et le verre à la surface de l’écran et en faisant correspondre ces vibrations » avec la topographie de l’image affichée, les chercheurs parviennent à recréer la sensation du toucher en trois dimensions (Vidéo). Selon ses concepteurs, cette technologie pourra à l’avenir être appliquée en temps réel aux flux vidéo. Associé avec une caméra dotée d’un capteur de profondeur, le système pourrait également permettre aux personnes malvoyantes de sentir les objets qui se situent en face d’elles sans avoir à les toucher (Source : ExtremeTech).

Des sensations tactiles sans toucher l’écran

Les chercheurs de l’université de Bristol travaillent, de leur côté, à la mise au point d’une technologie qui permet de sentir physiquement les objets virtuels qui sont affichés sur l’écran sans contact physique avec ce dernier. La technologie UltraHaptics repose sur l’utilisation des ondes ultrasonores inaudibles par l’oreille humaine. Des haut-parleurs diffusent des vagues d’ultrasons qui produisent un champ de force invisible de vibrations ultrasoniques dans l’air au-dessus de l’écran. Cela a pour effet de créer une sensation tactile sur la peau quand on plonge la main dans ce « bain» d’ultrasons. L’utilisateur interagit avec l’ordinateur en effectuant des mouvements simples. (Vidéo). Lorsqu’il actionne un bouton en faisant un geste du doigt, cette technologie déclenche un effet de retour tactile du bouton dans l’air en faisant varier le champ d’ultrasons (Source : Physorg). 

 

Ces interfaces et technologies haptiques, encore très largement au stade du prototype, et devraient présenter une avancée majeure pour les personnes malvoyantes. Elles ouvrent aussi la voie à des applications dans le domaine des jeux, de l’enseignement (en permettant aux élèves de simuler le contact avec des matériaux distants, rares ou dangereux) mais aussi de la médecine, en offrant par exemple aux praticiens la possibilité d’ajouter un retour sensoriel «physique» lorsqu’ils analysent des images.

À terme les nouvelles générations d’objets connectés devraient intégrer ces nouvelles modalités d’interaction pour diversifier les modalités d’interaction et s’intégrer plus finement dans l’environnement quotidien des usagers et éviter les « ruptures » dans le déroulement de leurs activités quotidiennes.

 

Voir aussi :

Des écrans tactiles… aux interfaces haptiques

Vers la disparition des boutons mécaniques sur les terminaux mobiles ?

Vers la reconnaissance de gestes en 3D sur les smartphones

Interfaces : les objets quotidiens bientôt capables d’interpréter des gestes complexes

Interface tactile augmentée et reconnaissance des sons

Dossier : Quelles interfaces pour les terminaux mobiles demain ?

Un écran tactile pour smartphone qui donne la sensation du relief