Les interfaes haptiques

Uneinterfaeditehaptiqueimpliquetouteinterfaequiaunlienaveletouher, mais

d'une manièreplus étendue elle fait aussi intervenir le sens kinésthésique. Ce dernier

re-groupetouteslessensations liéesaumouvementdesmembresduorpsquisontdéelables

parlatensionoulerelâhementdesmuslesoualorsliéesàleurposition(proprioeption).

Dans ette setion nous allons voir les prinipaux méanismes utilisés pour simuler es

sensations.

A.2.1 Le retour d'eort

Ce type d'interfae est une des plus onnue par le grand publique prinipalement à

ause de sa popularisation par l'intermédiaire du jeu vidéo. Pour augmenter l'immersion

d'une ativité ludique, diverses interfaes, issues de multiples reherhes en RV, ont été

développées telles que les volantsou joystiks à retour d'eort. Ces outils ont l'avantage

de rendre l'expérienede jeuplus rédible, voire plus réaliste.

Laplupartdesinterfaeshaptiquesàretourd'eortfontionnentselonlemêmeprinipe:

'est un système physique qui vise à simuler un outil réel, utilisé par exemple dans le

adre de l'industrie, et qui va réagir en fontion de l'environnement virtuel. A ette n,

es équipements sont munis de moteursqui vont diretement agirsur leurs artiulations

ouleurs axes de mouvement.

Ainsi,on retrouve e type d'interfae à retour d'eort sur des bras méaniques qui se

omposentde quatre artiulationsar outreelles quivont relierlestrois membres,ily a

elle qui permet d'appliquer une rotation du système sur 360°. Un système de âbles va

ontrler les six degrés de liberté d'ationaordés par l'interfae permettantde

manip-ulerunoutil virtuelquiinteragitaved'autres élémentsvirtuels.On peutdire qu'ilexiste

deux grandes atégories de bras : les grands,souvent destinés à un emploi en simulation

industrielle (et souvent munis d'un gros bouton rouge en as de dangereux emballement

manipu-lation de géométries oualors lasimulation hirurgiale.

Fig. 5: Exemple de bras pneumatique à retour d'eort Copyright : Southern Methodist

University

Parmiles autresinterfaes àretourd'eort, ertaines sontdédiéespour lesdoigts tels

que les gants méaniques qui permettent d'agir préisément sur haque phalange, ou

une version du spidardont haque âble est relié àun moteur.

A.2.2 Le retour tatile

Il existe ertaines interfaes qui peuvent permettre à l'utilisateur d'avoir un retour

tatile de l'environnement virtuel. Lesdoigts étant l'une des extrémitésles plus sensibles

denotreorps,laplupartdesinterfaesontétéonçuesandestimulerlesensdutouher.

Il existe plusieurs tehniques pour rendre l'impression de touher ave plus oumoins

d'eaitéetquiviennent s'ajouter àungantde données.Unepremière onsisteàplaer

une série de miroballonsquipeuvent êtrerapidementgonésou dégonésau niveau des

doigtsetde lapaumeen fontionde e quiest touhé dansl'univers virtuel.Uneautre

interfae tatile fait intervenir des matriesd'aiguillesqui varient selon la granularité de

lasurfae etorentainsil'avantaged'aentuer l'interation àausedu grandnombre de

points de ontat possibles. Enn, une dernière interfae tatileonsiste àprovoquer des

vibrationssurdiérentes partiesdelamain.Onretrouveparextensione genrede retour

tatile sur ertaines manettes de jeu quivibrent lorsqu'unélémentvirtuel est touhé.

Lorsque qu'on se déplae, il seprovoque un retourtatile via le déplaement de l'air.

Cela se onrétise, en réalité virtuelle, par l'utilisationde ventilateurs qui tournent plus

Fig. 6: Exemple de matrie d'aiguilles utilisée pour le retour tatile Copyright :

Forshungszentrum Karlsruhe

A.2.3 Les simulateurs de mouvement

Ilyadeuxtypesde mouvementsquipeuventêtresimulésmaisquisourentdela

on-trainte de l'espae limité de l'installation dans laquelle ils sont utilisés. Dans la première

atégorie,noustrouvonslessimulateursdevéhiulesquiparl'utilisationd'uneplate-forme

disposéesurdesvérinséletriques quipermettentd'appliquerdesrotationsduorps(pour

les virages par exemple) et des aélérations. Certains mouvements ne sont pas

direte-ment reprodutibles via le simulateuromme elui du freinage ar ela néessiteraitune

abine de simulation qui se déplae sur une grande surfae, e qui implique un oût de

prodution assez important. Dans e genre de as des subterfuges sont utilisés an de

tromperlessens de l'utilisateuren assoiantpar exempleun mouvementsimple ave une

ationvisuelle pour provoquer la réationattendue.

L'autreatégorie demouvementsonsisteàfaireroireàl'utilisateur qu'ilpeutse

dé-plaeren marhantdansl'environnementvirtueletqu'un pasdansleréelimpliqueunpas

danslevirtuel.Ladiultéest double,ilfauttout d'abord pouvoirdéteterlavolontéde

l'utilisateurdevouloirsedéplaer etensuite, ilfautfaireen sorte quelorsquel'utilisateur

sedéplae, il puisse lefaire de manièretout à faitnaturelle. Parmi lesinterfaes de

loo-motion,on trouve tout d'abord les tapis 1D ou 2D qui permettent d'obtenir une surfae

en mouvement via un tapis roulant qui fait faire du surplae à l'utilisateur. Dans le as

d'untapis 1D l'utilisateur n'a lapossibilitéde se déplaer que dansune diretion donnée

etnepourrapasaomplirl'ationphysiqueassoiéeauhangementdediretion.Celane

devientréalisablequelorsde l'utilisationd'un tapis2D maisdemande un développement

plus omplexeomme leCyberWalk [STU07℄ou elui de lasoiété Virtual Spae

De-vies.Certaines interfaespermettentmêmeune rotationdutapis pourdonnerl'illusion

que l'utilisateur est en train de grimper un pente. Toutefois, il est diile d'assoier la

volonté de se déplaer de l'utilisateur aumouvement du tapis, e qui fait que e dernier

impose généralement le mouvement ou est ationné via une ommande. C'est ette

lim-itation qui implique que l'utilisateur soit harnahé an d'éviter tout aident lié à une

perte d'équilibre.

Fig. 7:Le CyberWalk Copyright : Shwaigeret al.

mais ave une sphère [LL06℄ : la sphère est posée sur un ensemble de patins an qu'elle

puisse tournertout en restant sur plae. De ette manière,haque pas de l'utilisateur va

entraînerunerotationdelasphèrequidélenheraundéplaementdanslemondevirtuel.

Outre le temps d'adaptation néessaire à la maîtrise de ette interfae (surtout lors des

hangementsde vitesse de déplaement),laseulerestitution visuellequisemble utilisable

est le HMD qui peut déstabiliser l'équilibrede l'utilisateur.

Une équipede reherhe de l'université Tsukuba auJaponaproposé deux types

d'in-terfae de loomotion. La première, nommée Powered Shoes [IYT06℄, est fondée sur

un système de roulettes, ommandéespar de petits moteursquiviennentse xer sous les

haussures de l'utilisateur. Lorsqu'il se déplae es roulettes se mettent en ation dans

la diretion inverse du mouvement an de le maintenir sur plae. La seonde,

Ciru-laFloor[IYFN05℄, utilise un système astuieux de dalles mobiles(gure 8)qui viennent

serelayersous lespieds de l'utilisateurtout en lemaintenant sur plae.Un jeude quatre

dalles sut pour répondre à l'ensemble des possibilitésde déplaement que fait

l'utilisa-teur, mais uniquement dans un ontexte de marhe lente.

A.2.4 Le pseudo-haptique

Le pseudo-haptique ou illusion haptique est un méanisme qui va tenter de se

sub-stitueràuneinterfaehaptiquevialastimulationd'unautresens.Celapassegénéralement

par la vue qui, omme ela a déjà été mentionné, est l'un des sens les plus utilisé hez

l'être humain et qui en plus a la partiularité de partiiper à la pereption haptique de

l'environnement (exemple typique des rohers en polystyrène utilisés pour le truage au

inéma).

Léuyeretal.[LCK

+

00℄ontdémontré queertaines ationseetuées par

l'intermédi-aired'unesimplesourisvoired'unesouris 3D,pouvaientprovoquer un retourhaptique.Il

présenteainsi l'exemple d'une surfae virtuelle[LBE04℄ sur laquelle sontplaés de petits

montiules oureux quivont inuener lavitesse de déplaement du urseur lorsque

l'u-tilisateurlefaitpassersur l'un d'eux.Pourévaluer l'eet,ilahe dansun premiertemps

lasurfae puislarévèleetdemandeàhaquefoisàl'utilisateurde déterminerlaformede

la surfae sur laquelle il vient de passer le urseur. Dans les deux as, les résultats sont

supérieurs à 85% d'exatitude dans la reonnaissane, e qui démontre que sans retour

haptique,il est quand même possible de le simuler.