Qu'est-ce que l'haptique ? Définition et applications

Le terme haptique est dérivé du mot grec « haptikos », qui signifie sens du toucher. Le sens du toucher peut être classé comme actif et passif. L'haptique est principalement associé au toucher actif pour communiquer ou reconnaître des éléments.

Il peut se référer à toute forme d'interaction impliquant le toucher. Par exemple –

• Dans le domaine de la communication non verbale, l'haptique fait référence à la manière dont les animaux et les humains communiquent et interagissent via le sens du toucher.
• En termes de perception, haptique signifie littéralement la capacité de « saisir quelque chose ».
• En technologie, l'haptique fait référence à la création d'une expérience tactile en appliquant des forces, des mouvements ou des vibrations à l'utilisateur.

Dans cet article, nous nous sommes concentrés sur les aspects technologiques de l'haptique, y compris son histoire, sa mise en œuvre et ses applications. Commençons par les bases :qu'est-ce que l'haptique ?

Définition : L'haptique est la science qui consiste à appliquer la sensation tactile et le contrôle à l'interaction humaine avec des applications informatiques. Un dispositif haptique implique un contact physique entre un utilisateur et un ordinateur via un dispositif d'entrée-sortie, tel que des contrôleurs de jeu et des joysticks.

Comment l'haptique est-elle implémentée ?

La technologie haptique peut être mise en œuvre de deux manières :vibration et retour de force

1. Vibrations : La plupart des appareils électroniques offrent un retour haptique par vibration. La vibration est généralement générée par un moteur électrique constitué d'une masse déséquilibrée sur son arbre de transmission. Lorsque l'arbre tourne, il fait tourner la masse irrégulière, ce qui fait trembler l'appareil attaché.

Les appareils modernes, tels que les iPhones et les MacBooks, utilisent les vibrations pour fournir un retour haptique. Cependant, au lieu de moteurs électriques, ils utilisent une bobine acoustique magnétique pour générer des vibrations. La masse se déplace de manière réciproque, offrant des temps de réponse plus courts et une imagerie haptique précise.

2. Retour de force : De nombreux appareils utilisent des moteurs pour contrôler le mouvement des objets tenus par un utilisateur. Les systèmes d'aide à la conduite et les jeux vidéo de course en sont les meilleurs exemples. Ils font tourner le volant et poussent l'accélérateur ou le frein pour simuler les forces subies lors de la conduite d'un véhicule réel.

Applications

Les premières versions de la technologie haptique ont d'abord été utilisées dans les gros avions équipés de systèmes de rétroaction négative à détection d'erreur. Ils étaient utilisés pour avertir des conditions de vol dangereuses afin que les opérateurs puissent « ressentir » et contourner les barrières invisibles.

Un gilet à retour de force Aura Interactor | Crédit image :Wikimédia 

Au début des années 1970, le premier système de communication tactile a été développé au Bell Telephone Lab. Deux décennies plus tard, des dispositifs portables à retour de force et des systèmes dotés de mécanismes d'interface haptique personnels ont été développés.

Aujourd'hui, la technologie haptique a des dizaines d'applications, allant de la robotique à la médecine en passant par la réalité virtuelle.

1. Ordinateurs de bureau et appareils mobiles

Moteur Taptic intégré à un iPhone | Crédit image :iFixit

Apple a introduit la conception de pavé tactile tactile dans la série MacBook. En 2015, la société a intégré des trackpads « Force Touch » dans tous les MacBook, qui simulent des clics avec un moteur Taptic. Cette technologie de force tactile utilise des capteurs de pression pour ajouter une autre méthode de saisie aux appareils Apple.

La plupart des smartphones utilisent un retour haptique tactile pour informer les utilisateurs d'un toucher a été accepté. Certains appareils utilisent une technologie haptique de surface qui crée des effets haptiques sur les écrans tactiles et autres surfaces physiques.

De plus, les dispositifs d'affichage tactile fournissent des informations graphiques et textuelles en utilisant le sens du toucher. Ils sont incroyablement utiles pour aider les personnes sourdes ou aveugles.

2. Jeux vidéo

La manette Xbox One est dotée de la technologie Impulse Trigger 

Jeux d'arcade, tels que Fonz , a commencé à utiliser les retours haptiques au milieu des années 1970. À la fin du 20e siècle, les appareils haptiques tels que les manettes de jeu, les manettes de jeu et les volants étaient devenus courants.

Aujourd'hui, plusieurs joysticks et contrôleurs de console sont livrés avec des dispositifs de rétroaction intégrés, notamment la technologie Impulse Trigger de Microsft et la technologie DualShock de Sony.

En 2018, Razer a dévoilé un casque sans fil nommé Nari Ultimate comprenant une paire de pilotes haptiques à large fréquence. Sony envisage également d'inclure la résistance des commandes de déclenchement pour permettre un retour haptique plus précis dans les contrôleurs PlayStation 5.

3. Automobile et aviation

La technologie de retour haptique a également été intégrée dans de grands panneaux de commande à écran tactile installés dans les tableaux de bord des véhicules. Il augmente la sécurité en fournissant une reconnaissance des commandes tactiles afin que le conducteur n'ait pas à quitter la route des yeux.

Il fournit également des informations haptiques supplémentaires, telles qu'un modèle de vibration d'alerte lorsque vous dépassez la limite de vitesse.

L'industrie aéronautique a également adopté la technologie haptique pour communiquer comment la maniabilité est affectée par les limites de l'enveloppe de vol. Les systèmes haptiques utilisent un retour de force et de rigidité pour atténuer le risque que les pilotes entrent dans des états de vol dangereux, tels que le décrochage, la survitesse ou des facteurs de charge excessifs.

4. Robotique

La nouvelle technologie de contrôle robotique appelée haptique est en cours de développement pour effectuer des tâches complexes via la téléprésence. Les robots chirurgicaux, par exemple, permettent aux médecins d'opérer à l'envers ou de manipuler des objets trop petits/trop serrés pour leurs mains.

Plusieurs études ont montré que l'intégration du retour haptique au contrôle des robots améliore la précision et réduit les dommages tissulaires. Il peut également permettre aux médecins de se former sur des patients qui n'existent que dans la réalité virtuelle tout en ayant l'impression de couper et de suturer réellement.

Ces types de robots seraient également utiles dans diverses situations, telles que l'extraction de personnes en cas de catastrophe, le désamorçage de bombes ou la réparation d'instruments d'engins spatiaux sans se préparer à une sortie dans l'espace.

Les chercheurs ont pu développer un gant haptique avec 120 actionneurs microfluidiques qui poussent contre la peau d'un utilisateur de la même manière qu'un objet le ferait. Lorsqu'il est monté sur la main robotique anthropomorphe avancée, il peut détecter tout ce que le bout des doigts d'une personne peut ressentir, y compris la température, la force et les vibrations.

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5. Médecine

Haptique de la main entière | Crédit :Centre d'analyse d'images 

Dans le domaine médical, les interfaces haptiques sont utilisées pour la formation aux procédures invasives, telles que la radiologie interventionnelle et la laparoscopie, ainsi que pour la formation des étudiants en médecine dentaire.

Le Centre d'analyse d'images travaille dans ce domaine depuis plus d'une décennie :ils ont développé le système HASP qui combine la visualisation stéréo avec un retour haptique haute fidélité pour permettre des tests préopératoires pour la restauration de fragments d'os.

Ils ont également conçu un outil de sculpture haptique flexible, un outil d'alignement haptique pour l'assemblage visuel et l'haptique de toute la main avec de véritables affichages 3D.

6. Réalité virtuelle (VR)

Veste haptique de NeoSensory

La technologie haptique de réalité virtuelle offre une dimension supplémentaire au monde artificiel en permettant aux utilisateurs de ressentir l'environnement virtuel via le sens du toucher, en plus de la perception audiovisuelle.

De nombreuses entreprises proposent des produits haptiques intrigants, tels que des combinaisons haptiques pour le torse ou tout le corps, pour offrir une expérience vraiment immersive.

Disney, par exemple, a créé une veste Force qui simule des expériences physiques pour les personnes qui la portent. Il s'agit d'un vérin de 5 livres contrôlé par logiciel avec un système de valve qui gonfle et dégonfle 26 compartiments d'air. Le jack est conçu pour être utilisé dans l'industrie du jeu et du divertissement.

Une autre société nommée NeoSensory développe une veste haptique qui permet au porteur de sentir le mur qu'il a frôlé, le toucher d'un autre avatar, un câlin, des gouttes de pluie, des coups de feu et même des explosions.

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Dans l'ensemble, l'avenir de la technologie haptique ne se limite pas aux téléopérations et aux simulateurs. Au lieu de cela, il est intégré dans l'ensemble de l'expérience humaine. Cela permettra à de plus en plus de personnes de vivre des expériences qu'elles n'auraient jamais vécues autrement.