Haptique expliqué : définition, avantages et applications réelles

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

Il peut désigner toute forme d'interaction impliquant le toucher. Par exemple :

• Dans le domaine de la communication non verbale, l'haptique fait référence aux façons dont les animaux et les humains communiquent et interagissent via le sens du toucher.
• En termes de perception, l'haptique signifie littéralement la capacité « à saisir quelque chose ».
• En technologie, l'haptique fait référence à la création d'une expérience de toucher 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, notamment son histoire, son implémentation et ses applications. Commençons par les bases : qu'est-ce que l'haptique réellement ?

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

Comment l'haptique est-elle implémentée ?

La technologie haptique peut être implémentée de deux manières : Vibration et Retour de force

1. Vibration : La plupart des appareils électroniques offrent un retour haptique via la vibration. La vibration est généralement générée par un moteur électrique composé d'une masse déséquilibrée sur son arbre d'entraînement. Lorsque l'arbre tourne, il fait tourner la masse irrégulière, provoquant des secousses sur l'appareil attaché.

Les appareils modernes, tels que les iPhones et MacBooks, utilisent la vibration pour fournir un retour haptique. Cependant, au lieu de moteurs électriques, ils utilisent une bobine vocale magnétique pour générer la vibration. 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 dispositifs utilisent des moteurs pour contrôler le mouvement d'objets tenus par un utilisateur. Les systèmes d'aide à la conduite et les jeux de course vidéo sont les meilleurs exemples de tels dispositifs. Ils font tourner le volant et poussent l'accélérateur ou le frein pour simuler les forces ressenties lors de la conduite d'un vrai véhicule.

Applications

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

Gilet de retour de force Aura Interactor | Crédit image : Wikimedia

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 avec mécanismes d'interface haptique personnelle ont été développés.

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

1. Ordinateurs de bureau et appareils mobiles

Moteur Taptic intégré dans un iPhone | Crédit image : iFixit

Apple a introduit le design de trackpad tactile dans la série MacBook. En 2015, l'entreprise a incorporé des trackpads « Force Touch » dans tous les MacBooks, qui simulent les clics avec un Moteur Taptic. Cette technologie Force Touch utilise des capteurs de pression pour ajouter une autre méthode d'entrée aux appareils Apple.

La plupart des smartphones utilisent un retour haptique tactile pour informer les utilisateurs qu'un toucher a été accepté. Certains appareils utilisent la 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

Manette Xbox One avec technologie Impulse Trigger

Les jeux d'arcade, tels que Fonz, ont commencé à utiliser des retours haptiques dans le milieu des années 1970. À la fin du 20e siècle, des dispositifs haptiques comme joysticks, manettes de jeu et volants étaient devenus courants.

Aujourd'hui, plusieurs joysticks et manettes de console sont livrés avec des dispositifs de retour intégrés, notamment la technologie Impulse Trigger de Microsoft et la technologie DualShock de Sony.

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

3. Automobile et aviation

La technologie de retour haptique a également été intégrée dans de grands panneaux de contrôle tactiles installés dans les tableaux de bord des véhicules. Elle augmente la sécurité en fournissant une confirmation des commandes tactiles pour que le conducteur n'ait pas à quitter la route des yeux.

Elle fournit également des informations haptiques supplémentaires, comme un motif de vibration d'alerte lors du dépassement de la limite de vitesse.

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

4. Robotique

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

Plusieurs études ont montré que l'incorporation du retour haptique au contrôle des robots améliore la précision et réduit les dommages tissulaires. Cela peut aussi permettre aux médecins de s'entraîner sur des patients qui n'existent qu'en réalité virtuelle tout en ayant la sensation de vraie coupe et suture.

Ces types de robots seraient également utiles dans diverses situations, telles que l'extraction de personnes de catastrophes, le désamorçage de bombes, ou la réparation d'instruments de spacecraft sans préparer une sortie dans l'espace.

Les chercheurs ont pu développer un gant haptique avec 120 actionneurs microfluidiques qui poussent contre la peau de l'utilisateur de la même manière qu'un objet réel le ferait. Monté sur une main robotique anthropomorphique avancée, il peut tout ressentir que les doigts d'une personne peuvent sentir, y compris la température, la force et la vibration.

À lire : 15 types différents de robots | Expliqués

5. Médecine

Haptique main complète | 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 dentisterie.

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 de haute fidélité pour permettre des tests préopératoires pour la restauration de fragments osseux.

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

6. Réalité Virtuelle (VR)

Veste haptique 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 sortent des produits haptiques intrigants, tels que des combinaisons haptiques torse ou corps entier, pour offrir une expérience véritablement immersive.

Disney, par exemple, a créé une Force Jacket qui simule des expériences physiques aux personnes la portant. C'est une veste de 2,3 kg contrôlée par logiciel avec un système de valves qui gonfle et dégonfle 26 compartiments d'air. La veste est conçue pour être utilisée dans l'industrie du jeu et du divertissement.

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

À lire : 18 meilleures applications de réalité augmentée (AR)

En résumé, l'avenir de la technologie haptique ne se limite pas aux téléopérations et simulateurs. Au contraire, elle s'intègre dans l'ensemble de l'expérience humaine. Elle permettra à de plus en plus de gens de vivre des choses qu'ils n'auraient autrement jamais pu expérimenter.