• Langue : Anglais
• Discipline : Génie électrique
• Identifiant : 2024ULILN017
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 10/06/2024

Résumé en langue originale

Les technologies haptiques améliorent nos interactions avec les interfaces homme-machine en intégrant le sens du toucher. Elles permettent diverses expériences, notamment sur les écrans tactiles rigides, allant des simples vibrations à la reproduction de textures par modulation du frottement entre le doigt et l'écran vibrant dans un mode ultrasonore.Parallèlement, l'émergence de l'électronique flexible, utilisée notamment dans la fabrication des téléphones pliables et des dispositifs portables, a ouvert la voie au développement de technologies haptiques flexibles. Cependant aucune de ces nouvelles solutions flexibles n'est efficace pour reproduire des effets de texture.Cette thèse relève donc le défi de créer une interface flexible capable de reproduire un retour haptique localisé ou continu grâce à la modulation du frottement. Pour ce faire, un concept d'interface hybride est développé, intégrant des résonateurs haptiques rigides d'environ 1 cm² à un film polymère d'une épaisseur maximale de 100 µm. Les dimensions des résonateurs ultrasonores et de l'interface, constituée de 3 x 3 résonateurs, sont optimisées à l'aide de modèles analytiques et de simulations numériques. La fabrication est réalisée selon un processus en salle blanche évalué par une analyse du cycle de vie. Des mesures électromécaniques valident ensuite le fonctionnement de la technologie avec notamment des déplacements en surface supérieurs à 1 µm pour une faible tension d'actionnement de 20 Vpp. Des essais tribologiques vérifient la réduction du frottement lors d'un toucher actif des utilisateurs. Enfin, des études psychophysiques confirment la localisation et la continuité des ressentis haptiques, affirmant ainsi le caractère multitouch et multi-utilisateurs de cette interface. En conséquence, les applications potentielles de cette nouvelle technologie sont vastes, promettant des améliorations dans les interactions homme-machine en reproduisant des sensations texturées sur des surfaces flexibles et conformables.

Résumé traduit

Haptic technologies enhance our interactions with human-machine interfaces by integrating the sense of touch. They enable a variety of experiments, particularly on rigid touch screens, ranging from simple vibrations to the reproduction of textures by modulation of the friction between the finger and the vibrating screen in an ultrasonic mode.In parallel, the emergence of flexible electronics, used notably in the manufacture of foldable phones and wearable devices, has led the way to the development of flexible haptic technologies. However, none of these new flexible solutions is effective in reproducing texture effects.This thesis therefore takes up the challenge of creating a flexible interface capable of reproducing localized or continuous haptic feedback through friction modulation. To achieve this, a hybrid interface concept is developed, integrating rigid haptic resonators of around 1 cm² with a polymer film of up to 100 µm thickness. The dimensions of the ultrasonic resonators and the interface, consisting of 3 x 3 resonators, are optimized using analytical models and numerical simulations. Manufacturing is carried out in a cleanroom process, assessed by a life-cycle analysis. Electromechanical measurements validate the technology's performance, with surface displacements of over 1 µm at a low actuating voltage of 20 Vpp. Tribological tests verify the reduction in friction during active user touch. Finally, psychophysical studies confirm the localization and continuity of haptic sensations, thus affirming the multitouch and multi-user nature of this interface. As a result, the potential applications of this new technology are vast, promising improvements in human-machine interactions by reproducing textured sensations on flexible and conformable surfaces.