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L’haptique : quand la science du toucher rencontre la technologie
Par Marie-Eve Morissette
2023-08-28
Crédit : Riot Games
Des moteurs, appelés actionneurs, génèrent des vibrations et peuvent même générer d’autres effets tels que le poids [17]. Pour ce faire, « les actionneurs convertissent les signaux électriques et magnétiques en réponses tactiles » [27]. Les interfaces vibro tactiles sont utilisées dans les appareils numériques grand public : téléphones portables, tablettes numériques, montres connectées – dont la Apple Watch avec ses icônes tactiles et l’indication du temps par retour tactile – contrôleurs de jeux vidéo et appareils de réalité virtuelle comme les manettes Oculus Touch [28].
Il y a également les transducteurs tactiles qui sont des sortes de haut-parleurs de résonance qui transmettent les vibrations des basses fréquences à travers les supports sur lesquels ils sont installés. Ils font littéralement vibrer la matière, d’où leur appellation imagée de bass shaker ou buttkicker [29]. Ils servent à rehausser les effets ressentis du son. Ils sont souvent utilisés dans les sièges pour amplifier l’écoute musicale, en auto ou à la maison, et pour accentuer l’immersivité des effets audios dans les jeux vidéo. Par exemple, l’haptique vibrotactile est utilisée dans les vestes Subpac, les sièges de cinéma D-Box et les gants de réalité virtuelle.
Ils sont aussi utilisés dans des installations artistiques et sont utiles pour favoriser l’accessibilité [30]. À ce titre, notons par exemple le travail de VibraFusionLab qui rend accessible la musique pour malentendants avec les projets Sound Off Festival [31], Senses Cabaret [32], Speaking Vibrations. Il existe aussi l’installation multisensorielle Haptic Field de Chris Salter qui utilise des Vibropixels développés spécialement pour ce projet par Ian Hattw [35]. Une expérience permettant aux gens de voir sans l’usage de la vision, par un dispositif miniature incorporé dans un vêtement.
Il existe plusieurs façons de générer les vibrations dans les dispositifs haptiques. Voici les mécanismes les plus couramment utilisés :
- Eccentric Rotating Mass (ERM) ou actionneurs à masse rotative excentrique
Cela consiste en un moteur qui fait tourner une masse excentrique [1].
- Linear Resonant Actuator (LRA) ou actionneurs à résonance linéaire
Un actionneur électromagnétique déplace une masse attachée à un ressort qui génère un champ magnétique et fait vibrer l’actionneur [24]. Les mécanismes ERM et LRA ont l’avantage d’être petits, peu coûteux et produisent de puissantes vibrations [1].
Les trois mécanismes suivants présentent un intérêt pour leur fiabilité, la possibilité de contrôler plusieurs paramètres des vibrations (fréquence, forme d’onde, enveloppe, durée, amplitude, nombre de répétitions) et ainsi, proposent des sensations riches et naturelles.
- Actionneur piézoélectrique [1]
Ce type d’actionneur utilise des matériaux piézoélectriques [36] qui ont la propriété de créer une vibration lorsqu’ils sont comprimés ou pliés [24]. En termes techniques, ces matériaux ont la propriété « de se polariser électriquement sous l’action d’une contrainte mécanique et, réciproquement, de se déformer lorsqu’on leur applique un champ électrique ».
- Voice Coil Actuator ou actuateur à bobine mobile
Un mécanisme électromagnétique, semblable à un haut-parleur, se compose d’une bobine de fil placée dans un champ magnétique mettant en mouvement un élément (aimant, masse, plaquette) pour produire la vibration. Il existe des types silencieux comme le tacteur C-2 de EAI [39] dont les vibrations sont destinées à stimuler les récepteurs de la peau [40]. Il y a d’autres types qui permettent d’entendre et ressentir les basses fréquences [41] comme les transducteurs tactiles. Ils transmettent les vibrations dans les surfaces sur lesquelles ils sont installés. Les vibrations peuvent être ressenties dans tout le corps.
- Moteur inertiel
Dans ce dispositif simple, le mécanisme électromagnétique déplace une masse dans un boîtier [1].
Ces dispositifs mécaniques génèrent une force par des effets kinesthésiques (de mouvement et de rétroaction) pour simuler le poids ou la pression. Ils sont aussi appelées interfaces haptiques à retour d'effort [42-43]. Les interfaces haptiques à retour d'effort sont largement utilisées pour la téléopération, les robots chirurgicaux, les simulateurs et en réalité virtuelle pour manipuler les objets virtuels. Par exemple, dans les plus connus, il y a la gamme de dispositifs haptiques à retour de force Phantom [44] et la série Omega [45]. Ces dispositifs mécaniques génèrent une force par des effets kinesthésiques (de mouvement et de rétroaction) pour simuler le poids ou la pression. Ils sont aussi appelées interfaces haptiques à retour d'effort [42-43] Les interfaces haptiques à retour d'effort sont largement utilisées pour la téléopération, les robots chirurgicaux, les simulateurs et en réalité virtuelle pour manipuler les objets virtuels. Par exemple, dans les plus connus, il y a la gamme de dispositifs haptiques à retour de force Phantom [44] et la série Omega [45].
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