Thèse de Mélisande Biet, Lille 1, 2007

Mélisande Biet

Sujets

• Université Lille I
• Bietigheim-Bissingen
• D'une ombre à l'autre
• Vision
• Déjà-vu
• Stimulus supranormal

Informations

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• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 9 Mo

Extrait

¶Ecole doctorale Sciences Pour l’Ing¶enieur Conception et contr^ole d’actionneurs ¶electro-actifs d¶edi¶es a la stimulation tactile THESE pr¶esent¶ee et soutenue publiquement le 13 d¶ecembre 2007 pour l’obtention du Doctorat de l’Universit¶e des Sciences et Technologies de Lille ¶(sp¶ecialit¶e G¶enie Electrique) par M¶elisande BIET Composition du jury Pr¶esident : Pr. Yves Perriard Directeur de these : Pr. Betty Lemaire-Semail Rapporteurs : Pr. Vincent Hayward Pr. Fran»cois Costa Examinateurs : Dr. Jean-Fran»cois Rouchon Dr. Fr¶ed¶eric Giraud Pr. Christophe Chaillou Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique de Puissance de Lille | EA 2697Mis en page avec la classe thloria.Remerciements Ce m¶emoire est l’aboutissement de trois ann¶ees de travail au sein du L2EP. Je tiens a remercier l’ensemble des personnes qui ont contribu¶e a la r¶ealisation de ce travail. JetiensaremercierparticulierementBettySemail,madirectricedethese,etFr¶ed¶ericGiraud, pour leur disponibilit¶e, leur ¶ecoute et leurs conseils tout au long de cette these. Je remercie ¶egalement Vincent Hayward et Fran»cois Costa pour leurs rapports sur cette these,ainsiquelesautresmembresduJury,YvesPerriard,Jean-Fran»coisRouchonetChristophe Chaillou. Je remercie chaleureusement Fran»cois Martinot, Fran»cois Pigache et G¶ery Casiez pour les ¶echanges riches et nombreux, pour m’avoir apport¶e de nouvelles comp¶etences et avoir partag¶e a un moment ou un autre l’¶evolution de mes travaux. J’ai par ailleurs beaucoup appr¶eci¶e le support technique et la sympathie des ¶equipes de l’atelier ¶electronique de Polytech’Lille et du P2, Thierry Flamen, Daniel Montignies, Olivier Ferlaetdel’atelierm¶ecaniquedePolytech’Lilleetdel’ENSAM,ThomasDienne,YohannDondt, Michel Leleu. Pour flnir, je remercie mes parents et grands-parents pour m’avoir toujours soutenue malgr¶e les di–cult¶es et sans qui je n’aurais jamais pu r¶eussir mes ¶etudes. iiiJe d¶edie cette these a ma famille. iiiivTable des matieres Introduction 1 Chapitre 1 Contexte des dispositifs haptiques d’interaction 1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2 Les propri¶et¶es du toucher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.1 Physiologie Sensorielle : Somesth¶esie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.2 Comportement doigt/surface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.2.3 La psychophysique de la rugosit¶e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.2.4 Comment obtenir des illusions tactiles? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 1.3 Des stimulateurs tactiles adapt¶es a la physique du toucher . . . . . . . . . . . . . 29 1.3.1 Simulation de la forme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 1.3.2 Simulation de la souplesse/mollesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 1.3.3 Simulation de textures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 1.4 Conclusion du chapitre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Chapitre 2 Caract¶erisation de la stimulation vibrotactile Haute Fr¶equence 2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 2.2 Perception r¶eglable de la rugosit¶e des surfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 2.2.1 Contexte : exp¶erience de Watanabe et al. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 2.2.2 Motivationspourunecaract¶erisationexp¶erimentaledesdispositifscapables d’att¶enuer la rugosit¶e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 2.2.3 Principe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 2.2.4 Mise en oeuvre exp¶erimentale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 2.2.5 Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 2.3 Stimulation globale par modiflcation spatio-temporelle des efiorts de cisaillement sur la pulpe du doigt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 vTable des matieres 2.3.1 Dispositif exp¶erimental de g¶en¶eration des stimuli . . . . . . . . . . . . . . 68 2.3.2 Etude qualitative de la sensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 2.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Chapitre 3 Conception du dispositif tactile 3.1 Etude pr¶eliminaire : choix d’un modele d’interaction . . . . . . . . . . . . . . . . 78 3.1.1 Lubriflcation active . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 3.1.2 Efiet "squeeze fllm". . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 3.2 D¶etermination et sp¶eciflcation du cahier des charges . . . . . . . . . . . . . . . . 96 3.2.1 Contraintes ergonomiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 3.2.2 Contraintes d’encombrement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 3.2.3 Conditions pour l’obtention de l’efiet glissant . . . . . . . . . . . . . . . . 97 3.2.4 Contrainte sur la tension d’alimentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 3.2.5 Contrainte sur la tenue m¶ecanique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 3.3 Dimensionnement et r¶ealisation du dispositif tactile . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 3.3.1 Etude analytique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 3.3.2 Etude num¶erique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 3.3.3 R¶ealisation du monomorphe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 3.4 Evaluations exp¶erimentales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 3.4.1 Mesure de l’amplitude de vibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 3.4.2 Analyse qualitative du caractere glissant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 3.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 Chapitre 4 Evaluation de la plaque tactile 4.1 Evaluation des dispositifs haptiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 4.1.1 Evaluation de dispositifs a indentation normale . . . . . . . . . . . . . . . 121 4.1.2 Evaluation des dispositifs a vibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 ¶4.1.3 Evaluation de dispositifs de cisaillement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 4.1.4 Evaluation des dispositifs qui modiflent le coe–cient de frottement . . . . 124 4.1.5 Evaluation de stimulateurs de forme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 ¶4.2 Evaluation des performances du dispositif dans le cadre de la simulation de p¶e- riodes spatiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 4.2.1 Probl¶ematique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 4.2.2 Seuils difi¶erentiels de la p¶eriode spatiale obtenus sur des¶echantillons r¶eels en condition de toucher actif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 vi4.2.3 Discrimination de la p¶eriode spatiale simul¶ee . . . . . . . . . . . . . . . . 130 4.3 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 Conclusion 143 Glossaire 149 Annexes 151 Annexe A Condition d’obtention de l’efiet glissant sur le stator d’un moteur pi¶ezo¶electrique 151 Annexe B Valeur num¶erique des mat¶eriaux 155 Annexe C R¶ealisation du monomorphe 157 C.1 Dessin de d¶eflnition de la plaque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 C.2 Sch¶ema d’ensemble . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 C.3 Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 Annexe D Exp¶erience de d¶etermination du seuil difi¶erentiel 161 D.1 Le seuil difi¶erentiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 D.2 Le rapport de Weber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 D.3 Analyse des r¶esultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 Bibliographie 165 viiTable des matieres viii