Titre original :

Conception d'interface tactile innovante pour la simulation d'un bouton sur une surface plane.

Titre traduit :

Innovative touch interface design for simulating a button on a flat surface.

Mots-clés en français :
  • Retour haptique
  • Clavier virtuel

  • Interfaces utilisateur (informatique)
  • Interaction humain-machine
  • Toucher
  • Mécatronique
  • Écrans tactiles
Mots-clés en anglais :
  • Haptics
  • Mechatronics
  • Tactile
  • Interaction

  • Langue : Français
  • Discipline : Génie électrique
  • Identifiant : 2022ULILN028
  • Type de thèse : Doctorat
  • Date de soutenance : 14/11/2022

Résumé en langue originale

Les interfaces homme-machine actuelles consistent principalement en un écran tactile et ne disposent de manière générale que d'un retour visuel. Cette configuration a l'avantage de la facilité de fabrication et de la polyvalence, si bien qu'on la retrouve dans de nombreux cas d'usage. Cependant, paradoxalement, ces interfaces monopolisent l'attention visuelle des utilisateurs, ce qui pose problème dans certaines applications, comme l'automobile par exemple. Rajouter en plus du retour visuel un retour d'information par le canal tactile pourrait permettre de faciliter leur usage.Des méthodes permettant la stimulation tactile sur un écran, basé sur la modulation du frottement, ont été développées et implémentées par le passé. Par principe, le doigt glisse sur la surface pour donner lieu à une sensation de texture programmable. Mais la production d'un retour haptique doigt statique demeure un défi. Il permettrait de produire des simulations de boutons, et ainsi, d'un clavier virtuel, utilisable sans nécessairement avoir besoin du retour visuel.L'objectif de cette thèse est de proposer et d'implémenter une méthode permettant la production d'un retour haptique doigt statique de type « bouton programmable » sur une surface plane comme un écran OLED, en prenant en compte les contraintes liées à l'industrialisation.Pour cela, nous proposons une nouvelle approche, basée sur la superposition de deux modes de déformation à fréquence ultrasonore, qui permet la génération d'une force latérale sous le doigt. En modulant cette force en fonction de l'appui par l'utilisateur, une sensation de clic est produit. Les aspects conception mécanique, contrôle de la vibration en boucle fermée et évaluation psychophysique sont abordés, pour démontrer la faisabilité de la méthode proposée. Enfin, une méthode originale de conception permet d'appliquer cette approche à un écran tactile du commerce.

Résumé traduit

Current human-machine interfaces consist mainly of a touch screen and generally only have visual feedback. This configuration has the advantage of ease of manufacture and versatility, so that it can be found in many use cases. However, paradoxically, these interfaces monopolize the visual attention of users, which is a problem in certain applications, such as the automotive industry. Adding a tactile feedback in addition to the visual feedback could facilitate their use.Methods allowing tactile stimulation on a screen, based on friction modulation, have been developed and implemented in the past. In principle, the finger slides over the surface to give rise to a programmable texture sensation. But to produce a haptic feedback on a static finger remains a challenge. It would allow to produce simulations of buttons, and thus, of a virtual keyboard, usable without necessarily needing the visual feedback.The objective of this thesis is to propose and implement a method allowing haptic feedback on a static finger on a flat surface such as an OLED screen, taking into account the constraints related to industrialization.For this purpose, we propose a new approach, based on the superposition of two deformation modes at ultrasonic frequency, which allows the generation of a lateral force under the finger. By modulating this force according to the user's pressure, a click sensation is produced. The mechanical design, closed-loop vibration control and psychophysical evaluation aspects are addressed, to demonstrate the feasibility of the proposed method. Finally, an original design method is used to apply this approach to a commercial touch screen.

  • Directeur(s) de thèse : Giraud, Frédéric - Lemaire-Semail, Betty
  • Président de jury : Dubus, Bertrand
  • Membre(s) de jury : Hudin, Charles - Rupin, Matthieu
  • Rapporteur(s) : Vasic, Dejan - Grondel, Sébastien
  • Laboratoire : Laboratoire d'électrotechnique et d'électronique de puissance (L2EP)
  • École doctorale : École doctorale Sciences de l’ingénierie et des systèmes (Lille)

AUTEUR

  • Garcia, Pierre
Droits d'auteur : Ce document est protégé en vertu du Code de la Propriété Intellectuelle.
Confidentiel jusqu'au 14/11/2027