EP3516482A1 - Interface haptique a stimulations kinesthésique et vibrotactile - Google Patents

Interface haptique a stimulations kinesthésique et vibrotactile

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EP3516482A1
EP3516482A1 EP17783933.9A EP17783933A EP3516482A1 EP 3516482 A1 EP3516482 A1 EP 3516482A1 EP 17783933 A EP17783933 A EP 17783933A EP 3516482 A1 EP3516482 A1 EP 3516482A1
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EP
European Patent Office
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user
haptic interface
interaction element
interface according
actuators
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17783933.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Laurent Eck
Sabrina PANËELS
Margarita ANASTASSOVA
Florent Souvestre
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP3516482A1 publication Critical patent/EP3516482A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
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    • G05G5/03—Means for enhancing the operator's awareness of arrival of the controlling member at a command or datum position; Providing feel, e.g. means for creating a counterforce
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
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    • F16F9/32—Details
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    • G06F2203/01—Indexing scheme relating to G06F3/01
    • G06F2203/015—Force feedback applied to a joystick

Definitions

  • the present invention relates to an improved haptic haptic feedback interface.
  • a haptic interface can be used to control or control a system such as for example a construction machine or various devices in a motor vehicle, such as air conditioning and a geolocation system.
  • a haptic interface is particularly interesting when the user must keep his attention, especially visual, on the environment for example when driving.
  • the haptic interface can take the form of a joystick, also called a joystick, with two degrees of freedom.
  • a resistant force opposes the movement of the joystick depending eg on its position.
  • By modulating the resistive force according to the position of the joystick it is possible to define haptic patterns that will be felt by the user when moving the joystick.
  • the interface may comprise one or more magnetorheological brakes, and the resistive force may be transmitted to the lever via a magnetorheological fluid whose apparent viscosity is modified by the application of a magnetic field to define the predefined haptic patterns.
  • This resistant force applied by the brake or brakes is designated kinaesthetic effect.
  • This kinesthetic effect only occurs when the user actually moves the joystick.
  • the user feels a haptic feedback only when he exerts an action on the controller, but it may be interesting to be able to transmit information to the user even if the controller is not moving, for example to inform the user on the current state of the controlled system.
  • a haptic interface comprising an interaction element with the user, at least one brake capable of generating at least one resisting force on the interaction element, at least one position sensor of the interaction element with the user and at least two vibrating actuators able to generate vibrations in different frequency ranges and / or different amplitude ranges.
  • the user can be requested while he does not exert an action on the interaction element, for example to inform him about the current state of the controlled system by the interface and / or on a modification of the environment of use of the controlled system.
  • the implementation of at least two different vibrating actuators involving different ranges of amplitude and / or vibrational frequencies offers a great spectral richness that makes it possible to apply to the interaction element vibratory haptic patterns significant for the user.
  • control unit sends commands to the brakes and to the vibrating actuators taking into account also the history of stimulations already generated to further improve the perception of the message by the user and not to overload the user of information, so that the messages remain effective.
  • the interface implements three vibrating actuators, the first generating low frequencies, the second generating medium frequencies and the third generating high frequencies.
  • the vibrating actuators are of rotary type having a small footprint.
  • the haptic interface may preferably be at least two degrees of freedom, and include two brakes each applying a resistant torque around an axis of rotation.
  • the present invention therefore relates to a haptic interface for controlling a system comprising:
  • At least one interaction element with a user
  • at least one kinesthetic stimulation device mechanically connected to the interaction element
  • a vibrotactile stimulation device comprising n vibrating actuators capable of generating a vibrotactile stimulation at the level of the interaction element with the user, where n is an integer greater than or equal to 2, the said n vibrating actuators being such that each vibrating actuator generates vibrations in a frequency range and / or an amplitude range at least partly distinct from those of the other vibrating actuators,
  • control unit able to send commands to said kinesthetic stimulation device and to the vibrotactile stimulation device at least as a function of the signals transmitted by the means for measuring the position of the interaction element with a user and / or information about the state of the system and / or its environment.
  • n actuators are arranged in the interaction element with the user.
  • n is equal to 3, a first vibrating actuator generating vibrations at low frequencies, a second vibrating actuator generating vibrations at medium frequencies and a third vibrating actuator generating vibrations at high frequencies.
  • the frequency ranges and / or amplitudes of the vibrating actuators overlap at least in part or at least two by two.
  • At least one of the vibrating actuators is advantageously mounted on a part of the interaction element with the user so that the rest of the interaction element with the user is isolated from the vibrations generated by said vibrating actuator.
  • the interaction element with the user is intended to be input by a hand of the user and in which the n actuators are distributed on the interaction element with the user according to the distribution of the user.
  • At least a portion of the n vibratory actuators may be rotary flywheel actuators.
  • the kinesthetic stimulation device comprises at least a first brake comprising a fluid whose apparent viscosity varies according to an external stimulus, for example a magnetorheological fluid, and a system for generating said customary stimulus in said fluid. and an interaction element with the fluid disposed in the fluid and mechanically connected to the interaction element with the user.
  • the kinesthetic stimulation device may comprise at least a second brake comprising a fluid whose apparent viscosity varies as a function of an external stimulus, for example a magnetorheological fluid, and a system for generating said customary stimulus in said fluid and a fluid element. interaction with the fluid disposed in the fluid and mechanically connected to the interaction element with the user.
  • the mechanical connection between the user interaction element and the kinesthetic stimulation device is a cardan joint.
  • the means for measuring a position of the interaction element may comprise at least one position sensor at the first brake or the first and second brakes.
  • the interaction element or the elements of interaction with the fluid is or are mobile (s) in rotation.
  • the haptic interface comprises means for detecting the intention of the user.
  • the means for detecting the action intention of the user are for example able to measure a torque in the first brake or in the first and second brakes.
  • control unit is able to send commands to the kinesthetic and vibrotactile stimulation devices so that they generate kinesthetic and vibrotactile stimulations simultaneously or successively.
  • control unit is such that for the same message to be transmitted to the user, it generates commands to the kinesthetic stimulation device or to the vibrotactile stimulation device taking into account the type of stimulation previously generated.
  • control unit sends a first order to the vibrotactile stimulation device to generate vibrotactile stimulation and then sends a second order to the kinesthetic stimulator to generate kinesthetic stimulation.
  • the control unit may repeat the sending of the second order until the user takes into account the alert message.
  • the haptic interface is for example at least two degrees of freedom.
  • FIG. 1A is a perspective view of an exemplary embodiment of a haptic interface according to the invention, some elements being represented in transparency,
  • FIG. 1B is a detailed view of FIG. 1A at the cardan connection
  • FIGS. 2A and 2B are detail views of FIG. 1A, the knob being shown in transparency in FIG. 2B;
  • FIGS. 3A to 3D are schematic representations of examples of effectors that can be implemented in the haptic interface according to the invention.
  • FIG. 4 is a representation of the variations in frequency and amplitude as a function of the control voltage of a vibrating actuator with a rotary feeder that can be implemented in the haptic interface
  • FIG. 5 is a representation of the variations in frequency and amplitude as a function of the control voltage of three rotary-powered rotary actuators that can be implemented in the haptic interface, the ranges of amplitude and of frequency intersecting each other partially,
  • FIG. 6 represents a flowchart of an example of a haptic interface according to the invention.
  • FIG. 7 is a schematic representation of the examples of messages delivered to the user by the interface by kinesthetic stimulation and vibrotactile stimulation.
  • FIGS. 1A and 1B an example of a haptic interface with two degrees of freedom according to the invention can be seen. It will be understood that this example is in no way limiting as will be described in the following description.
  • the haptic interface comprises a frame 2, an interaction element 4 with a user articulated on the frame 2 and two magnetorheological brakes 6, 8, designated brakes in the following description.
  • the interaction element 4 is in the form of a joystick and will be designated joystick or effector in the following description.
  • the lever 4 extends, in the rest position, along a longitudinal axis Z perpendicular substantially to the plane of the frame 2 and has a first longitudinal end 4.1 intended to be grasped by the hand of the operator and equipped for example with a knob 5 and a second longitudinal end 4.2 mechanically connected to the brakes.
  • the knob is mounted on a rod 7 having the second longitudinal end 4.2.
  • the brake 6 is oriented along an axis X and the brake 8 is oriented along a Y axis orthogonal to the X axis and both are orthogonal to the Z axis.
  • X and Y define a plane parallel to the plane of the frame.
  • the brake 6 comprises a shaft 10 (FIG. 1B) extending along the axis X and the brake 8 comprises a shaft (not visible) extending along the axis Y.
  • the two brakes 6 and 8 have similar structures, only the brake 6 will be described in detail. It will be understood that a haptic interface comprising brakes of different structures does not go beyond the scope of the present invention.
  • the brake 6 comprises a shaft 10 movable in rotation about the X axis and mounted in a housing 12.
  • the shaft 10 has an end mechanically connected to the second end 4.2 of the handle 4 and a second end (not visible) interacting with a magnetorheological fluid.
  • the second end of the shaft is for example integral in rotation with a skirt disposed in a chamber filled with magnetorheological fluid.
  • the brake also comprises means for generating a magnetic field in the chamber so as to cause a change in the viscosity of the magnetorheological fluid. When the viscosity increases, a resistant torque is applied on the skirt and on the shaft 10, and indeed on the lever via the mechanical connection between the shaft 10 and the lever 4.
  • the interface comprises at least one position sensor of the joystick.
  • angular position sensors 14 and 16 measure the angular position of the brake shafts 6, 8. These may be, for example, incremental optical encoders.
  • the interface comprises at least one user action intention sensor measuring the effort or torque applied by the user to the joystick so as to identify his intention before a change of position of the the joystick is actually detected.
  • the sensor or sensors determine the direction and magnitude of the effort or torque.
  • each brake 6, 8 comprises an action intention sensor of the user 11, 13 respectively.
  • An example of such a sensor is described in WO2016050717. It comprises for example a test body whose deformation caused by the torque applied by the user is detected by force sensors.
  • the test body can be fixed at one end to the frame of the interface and at another end to the magnetorheological brake, for example the housing 8.
  • the force sensors are in contact with the test body at its level. end secured to the brake housing.
  • the test body may comprise a cylindrical body of circular section.
  • the test body is for example plastic material, such as ABS.
  • the material of the test body and its geometry can be determined according to the minimum torque and the maximum torque applied, the sensitivity of the force sensors and the desired detection threshold.
  • the deformation of the test body is such that it is not perceptible by the user. For example, it can be considered that a deformation of the test body of a few microns is not perceptible by the user.
  • the force sensor is for example made using piezoresistive elements assembled in the form of a Wheatstone bridge, they allow a sensitivity of the order of a few tens of mV per Newton with a sufficiently high stiffness to limit moving to a few tens of microns at full load.
  • the force sensor or sensors could be replaced by one or deformation sensors formed, for example, by strain gauges directly applied to the test body to detect its deformation.
  • the mechanical connection 18 between the handle 4 and the shafts is a cardan system well known to those skilled in the art of which a non-limiting example is shown in Figures 1A and 1B.
  • the second end 4.2 of the handle 4 is mounted in a part 20 by means of a sliding pivot 22.
  • the shaft 10 is connected to the part 20 by an L-shaped part 24, a branch 24.1 of the L being secured in rotation on the shaft 10 and the other leg 24.2 of the L being articulated on the part 20 by a sliding pivot 26.
  • the brake shaft 8 is connected to the part 20 via two L-shaped parts 28, 30.
  • the two L-shaped parts 28, 30 are hinged together by a sliding pivot connection 32, the L-shaped part 28 is integral in rotation on the brake shaft 8 and the L-shaped part 30 is articulated in rotation on the part 20.
  • the interface has stops to limit the displacement in the X and Y plane of the handle, in the example shown the stops are formed by a frame 33 disposed around the handle above the cardan joint.
  • the interface comprises restoring means in the rest position, ie the handle is coaxial with the axis Z.
  • These means are for example magnetic type arranged between the frame 2 and the cardan joint. This is for example two permanent magnets vis-à-vis and aligned with the Z axis and exerting a magnetic return force.
  • the lever can then be moved around the two axes X and Y and the brakes 6, 8 are able to apply resistant torques around its axes depending on the position of the joystick and / or the intention of action of the 'user.
  • any other articulation between the handle and the brakes making it possible to provide an interface with at least two degrees of freedom is within the scope of the present invention, such as that described for example in the document Bin Liu. Development of 2d haptic devices working with magnetorheological fluids. Master's thesis, University of Wollongong, Australia, 2006 or A. Milecki, P. Bachman, and M. Chciuk. Control of a small robot by haptic joystick with magnetorheological fluid. Mechatron. Syst. Mater.-MSM, 7, 2011.
  • the brake structure could be different.
  • a skirt for example a disk could interact with the magnetorheological fluid.
  • the brakes could be electrorheological type, implementing an electrorheological fluid, or electromagnetic.
  • the brake axes may not be perpendicular.
  • the interface could have more than two brakes.
  • an active brake comprising an electric motor acting on the joystick.
  • the user's action intention sensor could be arranged closer to the user and for example directly on the handle, for example in the knob.
  • the interface also comprises at least two and advantageously three vibrating actuators A1, A2, A3 which are mounted on the handle, for example in the knob as can be seen in FIGS. 1A and 2B.
  • Each actuator is such that it is able to generate vibrations in a frequency range and / or an amplitude range at least partly different from those of the other two actuators.
  • the actuators cover together a broad spectrum of frequency and / or amplitude which offers great possibilities in terms of vibrotactile sensation.
  • the interface may comprise several actuators generating vibrations in the same frequency range and / or the same amplitude range.
  • actuators are distinct from the brakes, particularly in the case of an active brake.
  • FIGS. 1A, 2A and 2B there can be seen an example of a handle provided with a knob comprising three vibrating actuators A1, A2, A3.
  • the first actuator A1 generates low frequency vibrations
  • the second actuator A2 generates mid-frequency vibrations
  • the third actuator A3 generates high frequency vibrations.
  • the relative arrangement of the vibrating actuators is given by way of example only and is in no way limiting.
  • the actuators are fixed on the effector so as to isolate them mechanically from each other, which makes it possible to isolate the stimulation that they generate and to excite zones of the hand separately.
  • the interaction element may comprise several rigid elements carrying each or several actuators, the rigid elements being mechanically connected to each other by a material or means absorbing vibrations, such as for example a foam, rubber, a flexible polymer material, a fluid, elastic means ....
  • a material or means absorbing vibrations such as for example a foam, rubber, a flexible polymer material, a fluid, elastic means ....
  • the interaction element comprises a single body on which the rigid elements are mounted, the vibration absorbing material or means being interposed between the body and each rigid element.
  • FIGS. 2A and 2B show an example of an interaction element providing this isolation between the actuators.
  • the knob is in two parts and comprises a body 40 surrounding the rod of the handle and a cup or cap 42, forming the top of the knob 5 and mechanically connected to the body 40 by flexible strips 44.
  • the actuator A3 is attached to the body inside thereof, the actuator A1 is on the rod and the actuator A2 is fixed on the cup 42 inside thereof.
  • the flexible sipes allow the mechanical isolation of the vibrations, so that if the actuator A2 is actuated, the cup vibrates but the vibrations do not propagate in the rest of the body of the knob 40, because these vibrations are absorbed / damped by the soft slats. Conversely, if the actuator A1 or A3 is actuated, the vibrations are transmitted to the body of the pommel but not in the cup 42 because they are absorbed / damped by the flexible lamellae.
  • the knob may comprise three rigid elements each supporting an actuator, and more generally a rigid element actuator, and isolated from each other so as not to transmit the vibrations generated by an actuator to the other rigid elements, in order to solicit the area of the hand only in contact with the rigid element or elements whose actuator (s) are activated.
  • the actuators may be arranged in any way with respect to the surface of the handle. Preferably, they can be arranged so that the vibrations generated are in a normal plane or in a plane tangential to the surface of the skin.
  • the actuators are disposed on the handle at given locations so that they can locally solicit the hand in given areas thereof, and match the frequency and / or amplitude ranges to the hand areas. more particularly sensitive to these ranges.
  • a hand has different types of mechanoreceptors whose density varies according to their location on the hand.
  • mechanoreceptors are sensitive to vibrations of different frequency and / or amplitude depending on their type.
  • Pacini corpuscles are sensitive to a frequency range between 10Hz and 1000Hz, with a maximum sensitivity around 200Hz and they allow the detection of fine texture.
  • the corpuscles known as Meissner and Ruffini sensitive frequencies at least partly different.
  • the handle is shaped by a precision, only the ends of the fingers being in contact with the handle.
  • the handle is shaped by a full-handed power take-off, the palm of the hand being in contact with the free end of the handle, the fingers are in contact with the body of the controller.
  • the handle is shaped by a full-hand power take-off, the palm of the hand and the ends of the fingers being in contact with the handle.
  • the palm is located on one side of the controller and the ends of the fingers are located on the other side of the controller
  • this is another example of a handle shaped for a PTO, the palm of the hand being in contact with the free end of the joystick.
  • the controller has the shape of a T.
  • the vibrotactile actuators may comprise a mass moved linearly or preferably move a rotating mass.
  • the rotary actuators have a bulk and a low cost.
  • they are controlled solely by an electrical voltage whose value determines both the amplitude of the vibration and the frequency of the vibration. The implementation of small actuators allows to place them in the controller and to excite locally different regions of the hand.
  • FIG. 4 a graphical representation of the variation of the amplitude Amp of the vibration in g and the frequency Fq in Hertz as a function of the voltage U in volt for a rotary mass actuator can be seen.
  • the curve I represents the variation of amplitude and the curve I represents the variation of frequency as a function of the control voltage applied to the actuator. For example, if a vibration frequency of 200 Hz is desired, a voltage of the order of 1.4 V must be applied and then the intensity of vibration obtained will be of the order of 0.8 g. As can be seen, there is a direct dependence between the frequency of the vibration and the amplitude of the vibration in the case of actuators with rotary weights.
  • the ranges of frequency and amplitude of the actuators partially overlap so as to have common operating areas and so as to offer continuous operating frequency and amplitude ranges.
  • the vibrating actuators do not require movement of the interface to be actuated and generate vibrotactile stimulation. They can be activated to send a message of the contextual alert type to the user, this alert being able to depend on the elapsed time, for example a too long time has elapsed without manipulation of the joystick, or can be event to alert the user the occurrence of an event.
  • the implementation of several vibrating actuators generating vibrations at different frequencies and / or at different amplitudes makes it possible to offer a great wealth of vibrotactile stimulations.
  • the low frequency actuator makes it possible to qualify the effects produced with the medium and high frequency actuators more commonly used in the vibrotactile interfaces. Indeed, the perceived intensity is less strong but this actuator produces more pleasant sensations, ideal for non-intrusive information messages.
  • the medium and high frequency actuators have a higher perceived intensity, allowing to create alerts or more intense error messages.
  • the vibrating actuators can be activated simultaneously, alternately according to given sequences.
  • the implementation of several vibrating actuators makes it possible to generate complex stimulations that are explicit for the user, ie understandable by the user who can associate them with signals that he knows otherwise, generally sound signals such as a siren or a purr. We then speak of vibratory haptic metaphors.
  • the position sensor (s) measures the position of the joystick around the X and Y axes and / or the intention sensor (s) measure the torque exerted by the user on the X and Y axes.
  • the information is processed by a unit. controller that sends commands to the brakes to generate a given resistance around the X and Y axes according to predetermined kinesthetic patterns.
  • the vector displacement velocity (direction and amplitude) of the joystick and / or the vector acceleration (direction and amplitude) can also be taken into account, these can be obtained by deriving the measurements made by the position sensor.
  • Electromagnetic fields are generated in the brakes causing an increase in the viscosity of the magnetorheological fluid.
  • Magnetorheological and electrorheological brakes have a very short response time, of the order of a few milliseconds, and a large dynamic resistive effort. They can then produce a wide variety of haptic patterns.
  • the brakes can simulate stops, indicating for example to the user that he has reached a limit configuration that he is not allowed to overtake, reprogrammable notches with different spatial frequencies and different shapes, for example rectangular, sinusoidal , triangular, a variable resistance ... the haptic patterns may be such that they provide guidance of the joystick in a given direction.
  • the brake control is carried out on the basis of the operating state of the joystick, ie its position and / or the direction and amplitude of the speed vector, and / or the direction and amplitude of the vector acceleration of displacement of the joystick, the vector of the force applied by the user on the joystick.
  • the brakes can be controlled taking into account the state of the system controlled by the joystick.
  • the lever may have actuation directions presenting sensations of stiffness or stop, or in the case of a system handling a heavy load: the stiffness and dynamics of Actuation of the joystick can be controlled to simulate manipulation inertia.
  • the haptic sensations provided by the brakes are improved, in particular they reduce the feeling of sticking.
  • the vibrating actuators may also be activated by the control unit to generate vibrotactile stimulation concurrently with kinesthetic stimulation, sequentially, complementarily or in place of kinesthetic stimulation.
  • a haptic redundancy effect is generated, which reinforces the message to be supplied.
  • the vibrating actuator (s) By operating the vibrating actuator (s) sequentially with the brake (s), information may be reinforced or specified, for example it may be possible to explain the meaning of a stop generated by the brakes. If the stop corresponds to an obstacle or a limit switch, the vibrotactile message may be such that it indicates to the user to stop movement on the joystick.
  • the vibrating actuator (s) can be used complementary to the brakes. For example one can generate a vibrotactile stimulation when an intrusive return of type alert or urgent message is required and one can generate a stimulation via the brakes when a discrete and continuous return is desired.
  • Kinesthetic stimulation and vibrotactile stimulation are particularly complementary. Indeed, tactile stimulation in perceptive terms is persistent, so it is best not to stimulate the skin continuously in a vibrotactile way. Vibrotactile stimulation is particularly effective for relatively short stimulations in contrast to kinesthetic stimuli that do not produce these same persistence effects. It is therefore possible to apply kinesthetic stimuli continuously.
  • the invention allows the control unit to combine the two types of stimulation to make communication with the user as effective as possible.
  • the control unit adapts the type of stimulation to be applied according to the history of stimulation already applied for example to strengthen it.
  • the information for example the presence of an obstacle in the vicinity, it is possible to choose to transmit the information in a vibrotactile manner, and then, at the following occurrences, one chooses to use only the Kinesthetic stimulation, on the one hand not to overload the user with vibrations and thus avoid the phenomenon of tactile persistence, and secondly not to hinder the user with the repetition of information with a potentially intrusive return. It can be envisaged that the intensity of kinesthetic stimulation increases until the user reacts.
  • the same message is transmitted by combining the vibrotactile and kinesthetic stimulations and the generation of one or the other of the stimulations is adapted according to the stimulations already generated and applied to the user.
  • the control unit receives as information the signals from the sensors, designated SIGN, and also information relating to the environment and / or time information, such as the elapsed time ..., designated INFO in FIG. 6.
  • examples of combinations of vibrotactile and kinesthetic stimulations can be seen schematically to transmit different messages to the user.
  • the horizontal axis is an axis of time.
  • Squares represent the type of stimulation, the designated square K represents kinesthetic stimulation and a designated square V represents a vibrotactile stimulation.
  • the message M2 to signify a limit stop, an obstacle ... can be translated by the application of a kinesthetic stimulation, then a vibrotactile stimulation.
  • the message M3 to mean normal / active operation, continuous information of speed / distance, a physical metaphor such as a force of inertia, etc. can be translated by the application of kinesthetic stimulation.
  • the message M4 to signify an alert can be translated by a stimulation vibrotactile.
  • the messages M3 and M4 are complementary and translate different states of the same device.
  • the message M5 informing of the occurrence of an event decomposes in time into a first applied vibrotactile stimulation that informs of the first occurrence of an event and a kinesthetic stimulation that informs of a subsequent occurrence of the same event.
  • a first applied vibrotactile stimulation that informs of the first occurrence of an event
  • a kinesthetic stimulation that informs of a subsequent occurrence of the same event.
  • the present invention also applies to a haptic interface with a degree of freedom and more than two degrees of freedom, it could for example be provided that the joystick can move along its axis or that it can turn around its axis.
  • the haptic interface in particular the joystick, can be adapted to be in contact with another part of the body than the hand.
  • the haptic interface according to the invention, it is possible to produce new haptic patterns combining kinesthetic stimulation and vibrotactile stimulation.
  • vibrating actuators having different properties makes it possible to cover a wide range of amplitudes and frequencies of vibrations, which offers a great spectral richness.
  • the vibrating actuators are advantageously distributed in the effector closer to the user, for example his hand, which stimulates different tactile areas of the hand and reduce the energy required to generate the vibration.
  • the invention offers a complementary combination of haptic information offering messages that are particularly effective and understandable for the user.
  • the vibrating actuators allow on the one hand to deliver a message while the effector is not moving. In addition, it can generate more disruptive or violent sensations, for example in cases of alerts, more difficult to achieve with the brakes.
  • the kinesthetic information provided by the brakes can be used for continuous effects during movement and the vibrotactile information can be used to deliver programmable one-off alerts or information messages depending on movement, position the interface or events in the application context.
  • the same message can be transmitted by kinesthetic stimulation (s) and vibrotactile stimulation (s), taking into account previous stimulations to make the message as comprehensible as possible without saturating the user's attention.
  • the haptic interface also has a high compactness, a moderate power consumption, in particular by using vibrating actuators separate from the kinesthetic stimulation device.
  • the present invention is particularly suitable for implementation in human-machine interfaces in the field of automobiles, aeronautics, construction machinery, military vehicles.

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Abstract

Interface haptique pour la commande d'un système comportant : -une manette (4), -un dispositif de stimulation kinesthésique (6, 8) connecté mécaniquement à la manette (4) -un dispositif de stimulation vibrotactile comportant trois actionneurs vibrants (A1, A2, A3) générant une stimulation vibrotactile au niveau de la manette (4) avec l'utilisateur, les actionneurs vibrants (A1, A2, A3) étant tels que chaque actionneur vibrant génère des vibrations dans une gamme de fréquence et/ou une gamme d'amplitude au moins en partie distinctes de celles des autres actionneurs vibrants, -des moyens de mesure d'une position de la manette (4), -une unité de commande apte à envoyer des ordres audit dispositif de stimulation kinesthésique et au dispositif de stimulation vibrotactile au moins en fonction des signaux transmis par les moyens de mesure de la position de la manette et/ou d'informations sur l'état du système et/ou son environnement.

Description

INTERFACE HAPTIQUE A STIMULATIONS KINESTHESIQUE ET VIBROTACTILE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE ET ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE La présente invention se rapporte à une interface haptique à retour haptique amélioré.
Une interface haptique peut être utilisée pour commander ou contrôler un système tel que par exemple un engin de chantier ou différents dispositifs dans un véhicule automobile, comme par exemple la climatisation et un système de géolocalisation. Une interface haptique est particulièrement intéressante lorsque l'utilisateur doit garder son attention, notamment visuelle, sur l'environnement par exemple lorsqu'il conduit.
L'interface haptique peut prendre la forme d'une manette, également appelée joystick, à deux degrés de liberté. Un effort résistant s'oppose au déplacement de la manette en fonction par exemple de sa position. En modulant l'effort résistant en fonction de la position de la manette, il est possible de définir des motifs haptiques qui seront ressentis par l'utilisateur lorsqu'il déplace la manette.
L'interface peut comporter un ou plusieurs freins magnétorhéologiques, et l'effort résistant peut être transmis à la manette par l'intermédiaire d'un fluide magnétorhéologique dont la viscosité apparente est modifiée par l'application d'un champ magnétique afin de définir les motifs haptiques prédéfinis.
Cet effort résistant appliqué par le ou les freins est désigné effet kinesthésique. Cet effet kinesthésique ne survient que lorsque l'utilisateur déplace effectivement la manette. Ainsi l'utilisateur ne ressent un retour haptique que lorsqu'il exerce une action sur la manette, mais il peut être intéressant de pouvoir transmettre des informations à l'utilisateur alors même que la manette n'est pas en mouvement, par exemple pour informer l'utilisateur sur l'état courant de du système contrôlé.
Il a alors été envisagé d'associer à cet effet kinesthésique un effet vibratoire en associant aux freins des vibrations. Par exemple, une telle interface est décrite dans le document US20080024440, celle-ci comporte un frein électromagnétique qui est commandé de sorte à également produire des vibrations. Mais l'utilisation du même actionneur pour générer les deux effets limite la richesse des messages vibrotactiles. En outre l'actionneur n'est capable de délivrer que des messages de type « secousses » ou « buzz ».
De plus, on cherche à délivrer des stimulations dont la signification peut être comprise par le plus grand nombre d'utilisateurs, même dans le cas de nouveaux utilisateurs ou d'utilisateurs occasionnels.
EXPOSÉ DE L'INVENTION C'est par conséquent un but de la présente invention d'offrir une interface haptique à ressenti enrichi et capable de transmettre des messages particulièrement significatifs et compréhensibles par l'utilisateur, notamment dans le cas d'un utilisateur néophyte ou occasionnel.
Le but de la présente invention est atteint par une interface haptique comportant un élément d'interaction avec l'utilisateur, au moins un frein apte à générer au moins un effort résistant sur l'élément d'interaction, au moins un capteur de position de l'élément d'interaction avec l'utilisateur et au moins deux actionneurs vibrants aptes à générer des vibrations dans des gammes de fréquence différentes et/ou des gammes d'amplitude différentes.
Grâce à l'invention, d'une part l'utilisateur peut être sollicité alors qu'il n'exerce pas d'action sur l'élément d'interaction, afin par exemple de l'informer sur l'état courant du système commandé par l'interface et/ou sur une modification de l'environnement d'utilisation du système commandé. D'autre part, la mise en œuvre d'aux moins deux actionneurs vibrants différents mettant en jeu des gammes d'amplitude et/ou de fréquences vibratoires différentes offre une grande richesse spectrale qui permet d'appliquer à l'élément d'interaction des motifs haptiques vibratoires significatifs pour l'utilisateur.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, l'unité de commande envoie des ordres aux freins et aux actionneurs vibrants en tenant compte également de l'historique des stimulations déjà générées afin d'améliorer encore la perception du message par l'utilisateur et de ne pas surcharger l'utilisateur d'information, afin que les messages restent efficaces.
De manière très avantageuse, l'interface met en œuvre trois actionneurs vibrants, le premier générant des basses fréquences, le deuxième générant des moyennes fréquences et le troisième générant des hautes fréquences.
De préférence, les actionneurs vibrants sont de type rotatif présentant un faible encombrement.
L'interface haptique peut être de préférence à au moins deux degrés de liberté, et comporter deux freins appliquant chacun un couple résistant autour d'un axe de rotation.
La présente invention a alors pour objet une interface haptique pour la commande d'un système comportant :
- au moins un élément d'interaction avec un utilisateur, - au moins un dispositif de stimulation kinesthésique connecté mécaniquement à l'élément d'interaction
- un dispositif de stimulation vibrotactile comportant n actionneurs vibrants aptes à générer une stimulation vibrotactile au niveau de l'élément d'interaction avec l'utilisateur, n étant un entier supérieur ou égal à 2, lesdits n actionneurs vibrants étant tels que chaque actionneur vibrant génère des vibrations dans une gamme de fréquence et/ou une gamme d'amplitude au moins en partie distinctes de celles des autres actionneurs vibrants,
- des moyens de mesure d'une position de l'élément d'interaction avec un utilisateur,
- une unité de commande apte à envoyer des ordres audit dispositif de stimulation kinesthésique et au dispositif de stimulation vibrotactile au moins en fonction des signaux transmis par les moyens de mesure de la position de l'élément d'interaction avec un utilisateur et/ou d'informations sur l'état du système et/ou son environnement.
De manière préférée, les n actionneurs sont disposés dans l'élément d'interaction avec l'utilisateur. Avantageusement, n est égal à 3, un premier actionneur vibrant générant des vibrations à basses fréquences, un deuxième actionneur vibrant générant des vibrations à moyennes fréquences et un troisième actionneur vibrant générant des vibrations à hautes fréquences.
De préférence, les gammes de fréquences et/ou d'amplitudes des actionneurs vibrants se recouvrent au moins en partie ou au moins deux à deux.
Au moins l'un des actionneurs vibrants est avantageusement monté sur une partie de l'élément d'interaction avec l'utilisateur de sorte que le reste de l'élément d'interaction avec l'utilisateur soit isolé des vibrations générées par ledit actionneur vibrant.
Par exemple, l'élément d'interaction avec l'utilisateur est destiné à être saisie par une main de l'utilisateur et dans laquelle les n actionneurs sont répartis sur l'élément d'interaction avec l'utilisateur en fonction de la répartition de mécanorécepteurs dans la main et/ou des parties de l'élément d'interaction qu'on souhaite actionner.
Au moins une partie des n actionneurs vibrant peuvent être des actionneurs rotatifs à masselotte.
Selon une caractéristique additionnelle, le dispositif de stimulation kinesthésique comporte au moins un premier frein comprenant un fluide dont la viscosité apparente varie en fonction d'un stimulus extérieur, par exemple un fluide magnétorhéologique, et un système de génération dudit stimulus sur commande dans ledit fluide et un élément d'interaction avec le fluide disposé dans le fluide et connecté mécaniquement à l'élément d'interaction avec l'utilisateur. Le dispositif de stimulation kinesthésique peut comporter au moins un deuxième frein comprenant un fluide dont la viscosité apparente varie en fonction d'un stimulus extérieur, par exemple un fluide magnétorhéologique, et un système de génération dudit stimulus sur commande dans ledit fluide et un élément d'interaction avec le fluide disposé dans le fluide et connecté mécaniquement à l'élément d'interaction avec l'utilisateur.
Par exemple, la connexion mécanique entre l'élément d'interaction avec l'utilisateur et le dispositif à stimulation kinesthésique est une articulation à cardans. Les moyens de mesure d'une position de l'élément d'interaction peuvent comporter au moins un capteur de position au niveau du premier frein ou des premier et deuxième freins.
Dans un exemple de réalisation, l'élément d'interaction ou les éléments d'interaction avec le fluide est ou sont mobile(s) en rotation.
De manière avantageuse, l'interface haptique comporte des moyens de détection de l'intention de l'utilisateur. Les moyens de détection de l'intention d'action de l'utilisateur sont par exemple aptes à mesurer un couple dans le premier frein ou dans les premier et deuxième freins.
Avantageusement, l'unité de commande est apte à envoyer des ordres aux dispositifs de stimulation kinesthésique et vibrotactile de sorte qu'ils génèrent des stimulations kinesthésiques et vibrotactile simultanément ou successivement.
Selon une caractéristique additionnelle, l'unité de commande est telle que pour un même message à transmettre à l'utilisateur, elle génère des ordres au dispositif de stimulation kinesthésique ou au dispositif de stimulation vibrotactile en tenant compte du type de stimulation précédemment généré.
Dans le cas d'un message d'alerte, l'unité de commande envoie un premier ordre au dispositif de stimulation vibrotactile pour générer une stimulation vibrotactile et envoie ensuite un deuxième ordre au dispositif de stimulation kinesthésique pour générer une stimulation kinesthésique. L'unité de commande peut répéter l'envoi du deuxième ordre jusqu'à ce que l'utilisateur tienne compte du message d'alerte.
L'interface haptique est par exemple à au moins à deux degrés de liberté.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise sur la base de la description qui va suivre et des dessins en annexe sur lesquels: - la figure 1A est une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'une interface haptique selon l'invention, certains éléments étant représentés en transparence,
- la figure 1B est une vue de détail de la figure 1A au niveau de la connexion à cardans,
- les figures 2A et 2B sont des vues de détails de la figure 1A, le pommeau étant représenté en transparence sur la figure 2B,
- les figures 3A à 3D sont des représentations schématiques d'exemples d'effecteurs pouvant être mis en œuvre dans l'interface haptique selon l'invention,
- la figure 4 est une représentation des variations de fréquence et d'amplitude en fonction de la tension de commande d'un actionneur vibrant à masselotte rotative pouvant être mis en œuvre dans l'interface haptique,
- la figure 5 est une représentation des variations de fréquence et d'amplitude en fonction de la tension de commande de trois actionneurs vibrants à masselotte rotative pouvant être mis en œuvre dans l'interface haptique, les gammes d'amplitude et de fréquence se recoupant partiellement,
- la figure 6 représente un organigramme d'un exemple d'interface haptique selon l'invention,
- la figure 7 est une représentation schématique des exemples de messages délivrés à l'utilisateur par l'interface par stimulation kinesthésique et stimulation vibrotactile.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Sur les figures 1A et 1B, on peut voir un exemple d'interface haptique à deux degrés de liberté selon l'invention. Il sera compris que cet exemple n'est en aucun cas limitatif comme cela sera décrit dans la suite de la description.
L'interface haptique comporte un bâti 2, un élément d'interaction 4 avec un utilisateur articulé sur le bâti 2 et deux freins magnétorhéologiques 6, 8, désignés freins dans la suite de la description. L'élément d'interaction 4 a la forme d'une manette et sera désigné manette ou effecteur dans la suite de la description.
La manette 4 s'étend, en position repos, le long d'un axe longitudinal Z perpendiculaire sensiblement au plan du bâti 2 et comporte une première extrémité longitudinale 4.1 destinée à être saisie par la main de l'opérateur et équipée par exemple d'un pommeau 5 et une deuxième extrémité longitudinale 4.2 connectée mécaniquement aux freins. Le pommeau est monté sur une tige 7 comportant la deuxième extrémité longitudinale 4.2.
Dans l'exemple représenté, le frein 6 est orienté le long d'un axe X et le frein 8 est orienté le long d'un axe Y orthogonal à l'axe X et tous deux sont orthogonaux à l'axe Z. Les axes X et Y définissent un plan parallèle au plan du bâti. Le frein 6 comporte un arbre 10 (figure 1B) s'étendant le long de l'axe X et le frein 8 comporte un arbre (non visible) s'étendant le long de l'axe Y.
Dans l'exemple représenté, les deux freins 6 et 8 ont des structures similaires, seul le frein 6 sera décrit en détail. Il sera compris qu'une interface haptique comportant des freins de structures différentes ne sort pas du cadre de la présente invention.
Un exemple de frein est par exemple dans le document WO2016050717. Le frein 6 comporte un arbre 10 mobile en rotation autour de l'axe X et monté dans un boîtier 12. L'arbre 10 comporte une extrémité connectée mécaniquement à la deuxième extrémité 4.2 de la manette 4 et une deuxième extrémité (non visible) interagissant avec un fluide magnétorhéologique. La deuxième extrémité de l'arbre est par exemple solidaire en rotation d'une jupe disposée dans une chambre remplie de fluide magnétorhéologique. Le frein comporte également des moyens pour générer un champ magnétique dans la chambre de sorte à provoquer une modification de la viscosité du fluide magnétorhéologique. Lorsque la viscosité augmente, un couple résistant s'applique sur la jupe et sur l'arbre 10, et de fait sur la manette via la connexion mécanique entre l'arbre 10 et la manette 4.
L'interface comporte au moins un capteur de position de la manette. Dans l'exemple représenté, des capteurs de positions angulaires 14 et 16 mesurent la position angulaire des arbres des freins 6, 8. Il peut s'agir par exemple de codeurs optiques incrémentaux.
De préférence, l'interface comporte au moins un capteur d'intention d'action de l'utilisateur mesurant l'effort ou le couple appliqué par l'utilisateur sur la manette de sorte à identifier son intention avant qu'un changement de position de la manette soit effectivement détecté. Le ou les capteurs déterminent la direction et l'amplitude de l'effort ou du couple.
Dans l'exemple représenté, chaque frein 6, 8 comporte un capteur d'intention d'action de l'utilisateur 11, 13 respectivement. Un exemple d'un tel capteur est décrit dans le document WO2016050717. Il comporte par exemple un corps d'épreuve dont la déformation provoquée par le couple appliqué par l'utilisateur est détectée par des capteurs d'effort. Le corps d'épreuve peut être fixé par une extrémité au bâti de l'interface et par une autre extrémité au frein magnétorhéologique, par exemple le boîtier 8. Les capteurs d'effort sont en contact avec le corps d'épreuve au niveau de son extrémité solidarisée au boîtier du frein.
Le corps d'épreuve peut comporter un corps de forme cylindrique à section circulaire. Le corps d'épreuve est par exemple en matériau plastique, tel que l'ABS.
Lorsqu'un couple est appliqué sur l'arbre du frein 6, celui-ci provoque une déformation par torsion du corps d'épreuve par l'intermédiaire du boîtier du frein lui- même en interaction avec le fluide, lui-même en interaction avec la jupe qui est liée à l'arbre. Cette déformation est détectée par les capteurs d'effort.
Le matériau du corps d'épreuve et sa géométrie peuvent être déterminés en fonction du couple minimal et du couple maximal appliqués, de la sensibilité des capteurs d'effort et du seuil de détection souhaité. En outre, la déformation du corps d'épreuve est telle qu'elle n'est pas perceptible par l'utilisateur. Par exemple, on peut considérer qu'une déformation du corps d'épreuve de quelques microns n'est pas perceptible par l'utilisateur. Alternativement, on pourrait mesurer les efforts directement sur le boîtier ou sur l'arbre rotatif, pour cela un capteur de couple serait mis en œuvre.
Le capteur d'effort est par exemple réalisé à l'aide d'éléments piézorésistifs assemblés sous la forme d'un pont de Wheatstone, ils permettent une sensibilité de l'ordre de quelques dizaines de mV par Newton avec une raideur suffisamment élevée pour limiter le déplacement à quelques dizaines de microns à pleine charge. En variante, le ou les capteurs d'effort pourraient être remplacés par un ou des capteurs de déformation formés, par exemple, par des jauges de contrainte directement appliquées sur le corps d'épreuve pour détecter sa déformation.
La connexion mécanique 18 entre la manette 4 et les arbres est un système à cardans bien connu de l'homme du métier dont un exemple non limitatif est représenté sur les figures 1A et 1B.
Dans l'exemple représenté, la deuxième extrémité 4.2 de la manette 4 est montée dans une pièce 20 au moyen d'un pivot glissant 22. L'arbre 10 est relié à la pièce 20 par une pièce 24 en forme de L, une branche 24.1 du L étant solidaire en rotation sur l'arbre 10 et l'autre branche 24.2 du L étant articulée sur la pièce 20 par un pivot glissant 26.
L'arbre du frein 8 est connecté à la pièce 20 via deux pièces en L 28, 30. Les deux pièces en L 28, 30 sont articulées entre elles par une liaison pivot glissant 32, la pièce en L 28 est solidaire en rotation sur l'arbre du frein 8 et la pièce en L 30 est articulée en rotation sur la pièce 20.
L'interface comporte des butées pour limiter le déplacement dans le plan X et Y de la manette, dans l'exemple représenté les butées sont formées par un cadre 33 disposé autour de la manette au-dessus de l'articulation à cardans.
De manière avantageuse, l'interface comporte des moyens de rappel en position repos, i.e. la manette est coaxiale avec l'axe Z. Ces moyens sont par exemple de type magnétique disposés entre le bâti 2 et l'articulation à cardans. Il s'agit par exemple de deux aimants permanents en vis-à-vis et alignés avec l'axe Z et exerçant une force magnétique de rappel. La manette peut alors être déplacée autour des deux axes X et Y et les freins 6, 8 sont aptes à appliquer des couples résistants autour de ses axes en fonction de la position de la manette et/ou de l'intention d'action de l'utilisateur.
D'une part, toute autre articulation entre la manette et les freins permettant de réaliser une interface à au moins deux degrés de liberté entre dans le cadre de la présente invention, telle que celle décrite par exemple dans le document Bin Liu. Development of 2d haptic devices working with magnetorheological fluids. Master's thesis, University of Wollongong, Australia, 2006 ou dans le document A. Milecki, P. Bachman, and M. Chciuk. Control of a small robot by haptic joystick with magnetorheological fluid. Mechatron. Syst. Mater.-MSM, 7, 2011.
D'autre part, la structure de freins pourrait être différente. Au lieu d'une jupe, par exemple un disque pourrait interagir avec le fluide magnétorhéologique. Par ailleurs, les freins pourraient être de type électrorhéologique, mettant en œuvre un fluide électrorhéologique, ou électromagnétique.
De plus, les axes des freins pourraient ne pas être perpendiculaires. En outre, l'interface pourrait comporter plus de deux freins.
En variante, on pourrait envisager un frein actif comportant un moteur électrique agissant sur la manette.
Par ailleurs, le capteur d'intention d'action de l'utilisateur pourrait être disposé au plus près de l'utilisateur et par exemple directement sur la manette, par exemple dans le pommeau.
L'interface comporte également au moins deux et avantageusement trois actionneurs vibrants Al, A2, A3 qui sont montés sur la manette, par exemple dans le pommeau comme cela est visible sur les figures 1A et 2B.
Chaque actionneur est tel qu'il est apte à générer des vibrations dans une gamme de fréquence et/ou une gamme d'amplitude au moins en partie différentes de celles des deux autres actionneurs. Ainsi les actionneurs couvrent ensemble un large spectre de fréquence et/ou d'amplitude ce qui offre de grandes possibilités en termes de sensation vibrotactile. De manière générale, l'interface peut comporter plusieurs actionneurs générant des vibrations dans une même gamme de fréquence et/ou une même gamme d'amplitude.
Ces actionneurs sont distincts des freins, notamment dans le cas d'un frein actif.
De préférence, trois actionneurs vibrants sont mis en œuvre. Sur les figures 1A, 2A et 2B, on peut voir un exemple de manette munie d'un pommeau comportant trois actionneurs vibrants Al, A2, A3. Le premier actionneur Al génère des vibrations de basse fréquence, le deuxième actionneur A2 génère des vibrations de moyennes fréquences et le troisième actionneur A3 génère des vibrations de hautes fréquences. On peut par exemple avoir une première gamme basse fréquence choisie dans la bande 10Hz-50Hz, une deuxième gamme moyenne fréquence choisie dans la bande 50Hz-200Hz et une troisième gamme haute fréquence dans la bande 30Hz-400Hz.
Dans le cas où les actionneurs fonctionneraient dans deux gammes différentes, on pourrait choisir une première gamme de fréquence dans la bande 10Hz- 200 Hz avec une deuxième gamme de fréquence dans la bande 200Hz-500Hz.
La disposition relative des actionneurs vibrants est donnée uniquement à titre d'exemple et n'est en aucun cas limitative.
De manière très avantageuse, les actionneurs sont fixés sur l'effecteur de sorte à les isoler mécaniquement les uns des autres, ce qui permet d'isoler la stimulation qu'ils génèrent et exciter des zones de la main de manière séparée.
Par exemple, l'élément d'interaction peut comporter plusieurs éléments rigides, portant chacun ou plusieurs actionneurs, les éléments rigides étant reliés mécaniquement les uns aux autres par un matériau ou des moyens absorbant les vibrations, comme par exemple une mousse, du caoutchouc, un matériau polymère souple, une fluide, des moyens élastiques.... Ainsi les différents parties de l'élément d'interaction sont isolées les unes des autres en ce qui concerne les vibrations. Par exemple, l'élément d'interaction comporte un corps unique sur lequel sont montés les éléments rigides, le matériau ou les moyens absorbant les vibrations étant interposés entre le cops et chaque élément rigide. Sur les figures 2A et 2B, on peut voir représenté un exemple d'un élément d'interaction offrant cette isolation entre les actionneurs. Dans cet exemple, le pommeau est en deux parties et comporte un corps 40 entourant la tige de la manette et une coupelle ou calotte 42, formant le sommet du pommeau 5 et connectée mécaniquement au corps 40 par des lamelles souples 44. L'actionneur A3 est fixé sur le corps à l'intérieur de celui-ci, l'actionneur Al est sur la tige et l'actionneur A2 est fixé sur la coupelle 42 à l'intérieur de celle-ci. Cet arrangement permet d'isoler les vibrations engendrées par l'actionneur A2 du reste du pommeau et donc d'exciter spécifiquement la paume de main. La sensation haptique est alors améliorée.
Les lamelles souples permettent l'isolation mécanique des vibrations, de sorte que si l'actionneur A2 est actionné, la coupelle vibre mais les vibrations ne se propagent pas dans le reste du corps du pommeau 40, car ces vibrations sont absorbées/amorties par les lamelles souples. A l'inverse si l'actionneur Al ou A3 est actionné, les vibrations sont transmises au corps du pommeau mais pas dans la coupelle 42 car elles sont absorbées/amorties par les lamelles souples.
Il sera comprise que le pommeau peut comporter trois éléments rigides supportant chacun un actionneur, et plus généralement un élément rigide par actionneur, et isolés les uns des autres de sorte à ne pas transmettre les vibrations générées par un actionneur aux autres éléments rigides, afin de solliciter la zone de la main uniquement en contact avec le ou les éléments rigides dont le ou les actionneurs sont activés.
Les actionneurs peuvent être disposés de manière quelconque par rapport à la surface de la manette. De manière préférée, on peut les disposer de sorte que les vibrations générées soient dans un plan normal ou dans un plan tangentiel à la surface de la peau.
De préférence les actionneurs sont disposés sur la manette à des emplacements donnés de sorte qu'ils peuvent solliciter localement la main en des zones données de celle-ci, et faire correspondre les gammes de fréquence et/ou d'amplitude aux zones de la main plus particulièrement sensibles à ces gammes. En effet, une main comporte différents types de mécanorécepteurs dont la densité varie suivant leur emplacement sur la main. En outre les mécanorécepteurs sont sensibles à des vibrations de fréquence et/ou d'amplitude différentes suivant leur type. Par exemple les corpuscules de Pacini sont sensibles à une gamme de fréquence entre 10Hz et 1000 Hz, avec une sensibilité maximale aux alentours de 200 Hz et ils permettent la détection de texture fine. Il existe également par exemple les corpuscules dits de Meissner et de Ruffini sensibles à des fréquences au moins en partie différentes.
Grâce à l'invention, on peut stimuler plus particulièrement certains mécanorécepteurs.
Par exemple sur les figures 3A à 3D, on peut voir plusieurs exemples de répartitions différentes des actionneurs sur une manette. Les croix représentent les actionneurs, les petites formes ovales représentent les extrémités des doigts et la grosse forme ovale représente la paume de la main.
Sur la figure 3A, la manette est conformée par une prise de précision, seules les extrémités des doigts étant en contact de la manette.
Sur la figure 3B, la manette est conformée par une prise de force pleine main, la paume de la main étant en contact avec l'extrémité libre de la manette, les doigts sont en contact avec le corps de la manette.
Sur la figure 3C, la manette est conformée par une prise de force pleine main, la paume de la main et les extrémités des doigts étant en contact avec la manette. La paume est située d'un côté de la manette et les extrémités des doigts sont situées de l'autre coûté de la manette
Sur la figure 3D, il s'agit d'un autre exemple de manette conformée pour une prise de force, la paume de la main étant en contact avec l'extrémité libre de la manette. La manette a la forme d'un T.
Le fait de disposer les actionneurs dans la manette permet d'avoir une bande passante plus élevée et des énergies de mise en œuvre plus faibles en comparaison d'un système de frein actif électromécanique comportant un moteur qui doit également exciter les pièces mécaniques du frein et du dispositif de couplage avec l'effecteur. En outre il est difficile dans un système à frein actif de couvrir une bonne largeur spectrale suite à l'excitation des pièces intermédiaires, du fait par exemple des phénomènes de résonance. Les actionneurs vibrotactiles peuvent comporter une masse déplacée linéairement ou de préférence déplacent une masse en rotation. Les actionneurs rotatifs présentent un encombrement et un coût de revient réduit. En outre ils sont commandés uniquement par une tension électrique, dont la valeur détermine à la fois l'amplitude de la vibration et la fréquence de la vibration. La mise en œuvre de petits actionneurs permet de les placer dans la manette et d'exciter localement différentes régions de la main.
Sur la figure 4, on peut voir une représentation graphique de la variation de l'amplitude Amp de la vibration en g et la fréquence Fq en Hertz en fonction de la tension U en volt pour un actionneur à masse rotative. La courbe I représente la variation d'amplitude et la courbe I I représente la variation de fréquence en fonction de la tension de commande appliquée à l'actionneur. Par exemple si on souhaite une fréquence de vibration de 200 Hz, il faut appliquer une tension de l'ordre de 1.4V et alors l'intensité de vibration obtenue sera de l'ordre de 0.8g. Comme on peut le voir, il existe une dépendance directe entre la fréquence de la vibration et l'amplitude de la vibration dans le cas des actionneurs à masselotte rotative.
De manière préférée, les gammes de fréquence et d'amplitude des actionneurs se recouvrent partiellement de sorte à avoir des zones de fonctionnement communes et de sorte à offrir des gammes de fréquence et d'amplitude de fonctionnement continues.
On peut alors s'affranchir au moins en partie de la dépendance entre amplitude et vibration. En effet, comme le montre le graphe de la figure 5, on peut obtenir une même amplitude Amp avec des fréquences différentes, Fql, Fq2 ou Fq3. Les courbes i, 2, IA3, représentent les variations de l'amplitude de vibration des actionneurs Al, A2, A3 respectivement et les courbes MAI, I 2, NA3 représentent les variations de fréquence des vibrations des actionneurs Al, A2, A3 respectivement. L'amplitude et la fréquence varie en fonction de la tension appliquée, celle-ci n'est pas représentée sur l'axe des abscisses.
Une interface dans laquelle les gammes de fréquence et/ou d'amplitude des actionneurs vibrants seraient entièrement distinctes et une interface dans laquelle les gammes de fréquence et/ou d'amplitude de certains des actionneurs vibrants se recouvriraient partiellement ne sortent pas du cadre de la présente invention.
Les actionneurs vibrants ne nécessitent pas de mouvement de l'interface pour être actionnés et générer une stimulation vibrotactile. Ils peuvent être activés pour envoyer un message de type alerte contextuelle à l'utilisateur, cette alerte pouvant dépendre du temps écoulé, par exemple un temps trop long s'est écoulé sans manipulation de la manette, ou peut être événementielle pour alerter l'utilisateur de la survenance d'un événement. La mise en œuvre de plusieurs actionneurs vibrants générant des vibrations à des fréquences différentes et/ou à des amplitudes différentes, permet d'offrir une grande richesse de stimulations vibrotactiles. Par exemple, l'actionneur basse fréquence permet de nuancer les effets produits avec les actionneurs de moyenne et haute fréquences plus communément utilisés dans les interfaces vibrotactiles. En effet, l'intensité perçue est moins forte mais cet actionneur produit des sensations plus agréables, idéal pour des messages d'information non intrusifs. D'autre part les actionneurs moyenne et haute fréquences ont une intensité perçue plus forte, permettant ainsi de créer des alertes ou des messages d'erreur plus intenses.
En combinant les paramètres d'amplitude, de durée, de rythme, et de choix de l'actionneur, on peut obtenir un langage riche de motifs haptiques possibles allant de simples vibrations à des motifs plus complexes, et des vibrations agréables à des vibrations plus intenses voire désagréables. La variété des messages dépend de l'application, elle peut couvrir des alertes d'erreurs, d'obstacles, de problèmes, d'approche et de fin de déplacement, de collision ou encore des informations variées telles que la chute d'altitude, un réservoir vide, un point d'intérêt à proximité, par exemple dans un jeux ou des monuments dans le cadre d'une visite touristique en automobile, une ceinture non attachée, etc. Les différentes intensités de vibration générées par les actionneurs permettent de faire ressentir à l'utilisateur la criticité de l'information à transmettre. La fréquence de répétition des vibrations et la durée des vibrations peuvent participer à améliorer la compréhension du message par l'utilisateur.
Par exemple, des messages impliquant un danger ou un problème sérieux seront programmés de façon plus intense, avec les actionneurs le permettant, de sorte à reproduire avec des vibrations une alarme ou sirène et pourront être répétés plusieurs fois pour accentuer l'urgence de l'alerte. Alors que des messages à caractère informatif voire optionnel ou du moins ne requérant pas une réponse immédiate de la part de l'utilisateur sont retranscris avec les autres actionneurs les plus appropriés.
Les actionneurs vibrants peuvent être activés simultanément, alternativement selon des séquences données. La mise en œuvre de plusieurs actionneurs vibrants permet de générer des stimulations complexes explicites pour l'utilisateur, i.e. compréhensibles par l'utilisateur qui peut les associer à des signaux qu'il connaît par ailleurs, généralement des signaux sonores telles qu'une sirène ou un ronronnement. On parle alors de métaphores haptiques vibratoires.
Il est possible de reproduire des messages complexes d'autant plus en tenant compte de la distribution spatiale des actionneurs sur la manette. Par exemple, on peut ainsi décider de stimuler certaines parties de la main ou bien alors certaines parties de l'interface afin de transmettre les informations relatives à la tâche et la situation. Par exemple, il est possible de signaler un décollage d'un objet volant en transmettant tout d'abord des vibrations à la base de la manette pour signifier le début du décollage, puis de transmettre progressivement des vibrations jusqu'à l'extrémité libre de la manette de l'interface pour signifier l'avancement du décollage jusqu'à l'information de stabilité en vol.
Un exemple de fonctionnement de l'interface va maintenant être décrit.
L'utilisateur saisit la manette et la déplace. Le ou les capteurs de position mesurent la position de la manette autour des axes X et Y et/ou le ou les capteurs d'intention mesurent le couple exercé par l'utilisateur sur les axes X et Y. Les informations sont traitées par une unité de commande qui envoie des ordres aux freins de générer une résistance donnée autour des axes X et Y suivant des motifs kinesthésiques prédéterminés. Le vecteur vitesse de déplacement (direction et amplitude) de la manette et/ou le vecteur accélération (direction et amplitude) peuvent également être pris en compte, celles-ci peuvent être obtenues en dérivant les mesures faites par le capteur de position. Des champs électromagnétiques sont générés dans les freins provoquant une augmentation de la viscosité du fluide magnétorhéologique.
Les freins magnétorhéologiques et électrorhéologiques présentent un temps de réponse très court, de l'ordre de quelques millisecondes, et une grande dynamique d'effort résistif. Ils peuvent alors produire une grande variété de motifs haptiques.
Les freins peuvent simuler des butées, indiquant par exemple à l'utilisateur qu'il a atteint une configuration limite qu'il n'a pas le droit de dépasser, des crans reprogrammables avec différentes fréquences spatiales et différentes formes, par exemple rectangulaires, sinusoïdales, triangulaires, une résistance variable... les motifs haptiques peuvent être tels qu'ils assurent un guidage de la manette dans une direction donnée.
Comme indiqué ci-dessus, le contrôle des freins est réalisé sur la base de l'état d'actionnement de la manette, i.e. de sa position et/ou de la direction et de l'amplitude du vecteur vitesse, et/ou de la direction et de l'amplitude du vecteur accélération de déplacement de la manette, du vecteur de la force appliquée par l'utilisateur sur la manette.
En outre, les freins peuvent être contrôlés en tenant compte de l'état du système contrôlé par la manette. Par exemple, lorsque le système présente une alerte grave : la manette peut présenter des directions d'actionnement présentant des sensations de raideur importante ou de butée, ou dans le cas d'un système manipulant une charge lourde : la raideur et la dynamique d'actionnement du joystick peuvent être contrôlées pour simuler une inertie de manipulation.
Grâce aux informations fournies par le capteur d'intention, les sensations haptiques fournies par les freins sont améliorées, notamment elles permettent de réduire la sensation de collage.
Les actionneurs vibrants peuvent également être activés par l'unité de commande pour générer une stimulation vibrotactile simultanément à la stimulation kinesthésique, séquentiellement, de manière complémentaire ou à la place de la stimulation kinesthésique. En actionnant le ou les actionneurs vibrants simultanément au(x) frein(s), on génère un effet de redondance haptique, ce qui permet de renforcer le message à fournir.
En actionnant le ou les actionneurs vibrants séquentiellement avec le ou les freins, on peut renforcer une information ou la spécifier, par exemple on peut envisager d'expliquer la signification d'une butée générée par les freins. Si la butée correspond à un obstacle ou une fin de course, le message vibrotactile peut être tel qu'il indique à l'utilisateur d'arrêter son mouvement sur la manette.
On peut utiliser le ou les actionneurs vibrants de manière complémentaire aux freins. Par exemple on peut générer une stimulation vibrotactile quand un retour intrusif de type alerte ou message urgent est requis et on peut générer une stimulation via les freins lorsqu'un retour discret et continu est désiré.
La stimulation kinesthésique et la stimulation vibrotactile sont particulièrement complémentaires. En effet, la stimulation tactile en termes perceptifs est persistante, il est donc préférable de ne pas stimuler la peau en continu de manière vibrotactile. La stimulation vibrotactile est particulièrement efficace pour des stimulations relativement courtes à l'inverse des stimulations kinesthésiques qui n'engendrent pas ces mêmes effets de persistance. Il est donc possible d'appliquer des stimulations kinesthésiques de manière continue.
En disposant à la fois de moyens de stimulation vibrotactile et de moyens de stimulation kinesthésiques, on dispose de possibilités importantes de communication avec l'utilisateur et on peut choisir le type de stimulation le plus adapté au message que l'on souhaite transmettre. Par exemple, on choisit une stimulation vibrotactile à la place de la stimulation kinesthésique pour transmettre des informations contextuelles de l'environnement qui ne dépendent pas du mouvement de la manette. Et inversement, les stimulations kinesthésiques peuvent être utilisées à la place des stimulations vibrotactiles lorsque les informations sont difficilement transmissibles par stimulation vibrotactile, par exemple lorsque l'on veut reproduire un effet d'inertie, effet ressort, etc. De manière particulièrement avantageuse, l'invention permet à l'unité de commande de combiner les deux types de stimulation pour rendre la communication avec l'utilisateur la plus efficace possible. L'unité de commande adapte le type de stimulation à appliquer en fonction de l'historique des stimulations déjà appliquées par exemple pour renforcer celle-ci.
Par exemple, lors d'une première occurrence de l'information, par exemple la présence d'un obstacle à proximité, on peut choisir de transmettre l'information de façon vibrotactile, puis lors des occurrences suivantes on choisit de n'utiliser que la stimulation kinesthésique, afin d'une part de ne pas surcharger l'utilisateur de vibrations et ainsi éviter les phénomènes de persistance tactile, et d'autre part de ne pas gêner l'utilisateur avec la répétition d'informations avec un retour potentiellement intrusif. On peut envisager que l'intensité de la stimulation kinesthésique augmente jusqu'à ce que l'utilisateur réagisse.
Grâce à une telle procédure, on peut par exemple commencer par attirer l'attention de l'utilisateur dans un cas avec la stimulation vibrotactile qui est la plus efficace pour attirer l'attention, puis on renforce la reconnaissance/compréhension de cette information par une stimulation kinesthésique qui est la plus efficace pour envoyer une information sur une longue durée. Grâce à l'invention on transmet le même message en combinant les stimulations vibrotactiles et kinesthésiques et on adapte la génération de l'une ou l'autre des stimulations en fonction des stimulations déjà générées et appliquées à l'utilisateur.
Sur la figure 6, on peut voir un organigramme représentant l'interface haptique. Les références utilisées sont celles déjà utilisées dans la description.
L'unité de commande reçoit comme information les signaux provenant des capteurs, désignés SIGN et également des informations relatives à l'environnement et/ou des informations temporelles, telles que la durée écoulée..., désignées INFO sur la figure 6.
Sur la figure 7, on peut voir schématisés des exemples de combinaisons de stimulations vibrotactiles et kinesthésiques pour transmettre différents messages à l'utilisateur. L'axe horizontal est un axe des temps. Les carrés représentent le type de stimulation, le carré désigné K représente une stimulation kinesthésique et un carré désigné V représente une stimulation vibrotactile.
Le message Ml pour signifier une fin de course, l'atteinte d'un objectif... peut être traduite par l'application simultanée d'une stimulation vibrotactile et d'une stimulation kinesthésique.
Le message M2 pour signifier une fin de course, un obstacle... peut être traduit par l'application d'une stimulation kinesthésique, puis d'une stimulation vibrotactile.
Le message M3 pour signifier un fonctionnement normal/actif, une information continue de vitesse/distance, une métaphore physique telle qu'une force d'inertie, etc. peut être traduite par l'application d'une stimulation kinesthésique.
Le message M4 pour signifier une alerte, telle qu'une trop grande vitesse, une information ponctuelle contextuelle, comme par exemple un point d'arrêt ou une action, ou une information temporelle comme le temps écoulé ... peut être traduit par une stimulation vibrotactile. Les messages M3 et M4 sont complémentaires et traduisent différents états d'un même dispositif.
Le message M5 qui informe de l'occurrence d'un événement se décompose dans le temps en une stimulation vibrotactile appliquée en premier qui informe de la première occurrence d'un événement et en une stimulation kinesthésique qui informe d'une occurrence ultérieure du même événement. Comme cela a été expliqué ci-dessus l'utilisation des deux stimulations différentes pour informer du même événement, mais à des instants différents, permet de ne pas saturer l'attention de l'utilisateur et/ou surcharger l'utilisation d'informations avec uniquement de stimulations vibrotactiles.
II sera compris que la présente invention s'applique également à une interface haptique à un degré de liberté et à plus de deux degrés de liberté, on pourrait par exemple prévoir que la manette puisse se déplacer le long de son axe ou qu'elle puisse tourner autour de son axe. En outre il sera compris que l'interface haptique, en particulier la manette, peut être adaptée pour être en contact avec une autre partie du corps que la main.
Grâce à l'interface haptique selon l'invention, il est possible de produire de nouveaux motifs haptiques combinant une stimulation kinesthésique et une stimulation vibrotactile.
La mise en œuvre d'actionneurs vibrants ayant des propriétés différentes permet de couvrir une large gamme d'amplitudes et de fréquences de vibrations, ce qui offre une grande richesse spectrale. En outre, les actionneurs vibrants sont avantageusement répartis dans l'effecteur au plus près de l'utilisateur, par exemple de sa main, ce qui permet de stimuler des zones tactiles différentes de la main et de réduire la l'énergie requise pour générer les vibrations.
De manière très avantageuse, l'invention offre une combinaison complémentaire d'informations haptiques offrant des messages particulièrement efficaces et compréhensibles pour l'utilisateur.
Les actionneurs vibrants permettent d'une part de délivrer un message alors que l'effecteur n'est pas en mouvement. En outre, elle permet de générer des sensations plus disruptives ou violentes, par exemple dans les cas d'alertes, plus difficilement réalisable avec les freins.
Par exemple, l'information kinesthésique fournie par les freins peut être utilisée pour des effets continus lors du mouvement et l'information vibrotactile peut être utilisée pour délivrer des messages d'alerte ou d'information ponctuels programmables en fonction du mouvement, de la position de l'interface ou des événements du contexte d'application. Un même message peut être transmis par une ou des stimulations kinesthésiques et une ou des stimulations vibrotactiles, en tenant compte des stimulations antérieures pour rendre le message le plus compréhensible possible sans saturer l'attention de l'utilisateur.
L'interface haptique présente également une compacité élevée, une consommation électrique modérée, notamment en utilisant des actionneurs vibrants distincts du dispositif de stimulation kinesthésique. La présente invention est particulièrement adaptée à une mise en œuvre dans des interfaces homme-machine dans le domaine de l'automobile, de l'aéronautique, des engins de chantiers, des engins militaires.
Elle est également particulièrement adaptée à la mise en œuvre dans les interfaces homme-machine dans le domaine de la commande de systèmes matériels, par exemple dans les interfaces de contrôle de machines-outils, etc. et dans les systèmes virtuels, tels que les systèmes de réalité virtuelle ou augmentée, jeux vidéo, etc.
Elle est également particulièrement adaptée à la mise en œuvre dans les interfaces homme machine dans le domaine de la formation aux gestes techniques, par exemple dans le domaine médical et dans le domaine industriel.

Claims

REVENDICATIONS
1. Interface haptique pour la commande d'un système comportant :
- au moins un élément d'interaction (4) avec un utilisateur,
- au moins un dispositif de stimulation kinesthésique (6, 8) connecté mécaniquement à l'élément d'interaction
- un dispositif de stimulation vibrotactile comportant n actionneurs vibrants (Al, A2, A3) aptes à générer une stimulation vibrotactile au niveau de l'élément d'interaction (4) avec l'utilisateur, n étant un entier supérieur ou égal à 2, lesdits n actionneurs vibrants (Al, A2, A3) étant tels qu'au moins deux actionneurs vibrants génèrent des vibrations dans une gamme de fréquence et/ou une gamme d'amplitude au moins en partie distinctes de celles des autres actionneurs vibrants,
- des moyens de mesure d'une position de l'élément d'interaction (4) avec un utilisateur,
- une unité de commande apte à envoyer des ordres audit dispositif de stimulation kinesthésique et au dispositif de stimulation vibrotactile au moins en fonction des signaux transmis par les moyens de mesure de la position de l'élément d'interaction avec un utilisateur et/ou d'informations sur l'état du système et/ou son environnement, dans laquelle l'unité de commande est telle que pour un même message à transmettre à l'utilisateur, elle génère des ordres au dispositif de stimulation kinesthésique ou au dispositif de stimulation vibrotactile en tenant compte du type de stimulation précédemment généré.
2. Interface haptique selon la revendication 1, dans laquelle les n actionneurs (Al, A2, A3) sont disposés dans l'élément d'interaction (4) avec l'utilisateur.
3. Interface haptique selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle n est égal à 3, un premier actionneur vibrant (Al) générant des vibrations à basses fréquences, un deuxième actionneur vibrant (A2) générant des vibrations à moyennes fréquences et un troisième actionneur vibrant (A3) générant des vibrations à hautes fréquences.
4. Interface haptique selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle les gammes de fréquences et/ou d'amplitudes des actionneurs vibrants (Al, A2, A3) se recouvrent au moins en partie ou au moins deux à deux.
5. Interface haptique selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle au moins l'un des actionneurs vibrants (A2) est monté sur une partie de l'élément d'interaction (4) avec l'utilisateur de sorte que le reste de l'élément d'interaction (4) avec l'utilisateur soit isolé des vibrations générées par ledit actionneur vibrant (A2).
6. Interface haptique selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle l'élément d'interaction (4) avec l'utilisateur est destiné à être saisie par une main de l'utilisateur et dans laquelle les n actionneurs (Al, A2, A3) sont répartis sur l'élément d'interaction (4) avec l'utilisateur en fonction de la répartition de mécanorécepteurs dans la main et/ou des parties de l'élément d'interaction qu'on souhaite actionner.
7. Interface haptique selon la revendication 6, dans laquelle les n actionneurs (Al, A2, A3) sont répartis sur l'élément d'interaction (4) avec l'utilisateur de sorte que chaque actionneur sollicite des mécanorécepteurs sensibles à sa gamme de fréquence et/ou d'amplitude.
8. Interface haptique selon l'une des revendications 1 à 7, dans laquelle au moins une partie des n actionneurs vibrant (Al, A2, A3) sont des actionneurs rotatifs à masselotte.
9. Interface haptique selon l'une des revendications 1 à 8, dans laquelle le dispositif de stimulation kinesthésique comporte au moins un premier frein (6) comprenant un fluide dont la viscosité apparente varie en fonction d'un stimulus extérieur, par exemple un fluide magnétorhéologique, et un système de génération dudit stimulus sur commande dans ledit fluide et un élément d'interaction avec le fluide (4) disposé dans le fluide et connecté mécaniquement à l'élément d'interaction (4) avec l'utilisateur.
10. Interface haptique selon la revendication 9, dans laquelle le dispositif de stimulation kinesthésique comporte au moins un deuxième frein (8) comprenant un fluide dont la viscosité apparente varie en fonction d'un stimulus extérieur, par exemple un fluide magnétorhéologique, et un système de génération dudit stimulus sur commande dans ledit fluide et un élément d'interaction avec le fluide disposé dans le fluide et connecté mécaniquement à l'élément d'interaction (4) avec l'utilisateur.
11. Interface haptique selon l'une des revendications 1 à 10, dans laquelle la connexion mécanique entre l'élément d'interaction avec l'utilisateur et le dispositif à stimulation kinesthésique est une articulation à cardans.
12. Interface haptique selon l'une des revendications 1 à 11, dans laquelle les moyens de mesure d'une position de l'élément d'interaction comportent au moins un capteur de position au niveau du premier frein ou des premier et deuxième freins.
13. Interface haptique selon l'une des revendications 9 ou 10, dans laquelle l'élément d'interaction ou les éléments d'interaction avec le fluide est ou sont mobile(s) en rotation.
14. Interface haptique selon l'une des revendications 1 à 13, comportant des moyens de détection de l'intention de l'utilisateur.
15. Interface haptique selon les revendications 13 et 14, dans laquelle les moyens de détection de l'intention d'action de l'utilisateur sont aptes à mesurer un couple dans le premier frein ou dans les premier et deuxième freins.
16. Interface haptique selon l'une des revendications 1 à 15, dans laquelle l'unité de commande est apte à envoyer des ordres aux dispositifs de stimulation kinesthésique et vibrotactile de sorte qu'ils génèrent des stimulations kinesthésique et vibrotactile simultanément ou successivement.
17. Interface haptique selon l'une des revendications 1 à 16, dans laquelle, dans le cas d'un message d'alerte, l'unité de commande envoie un premier ordre au dispositif de stimulation vibrotactile pour générer une stimulation vibrotactile et envoie ensuite un deuxième ordre au dispositif de stimulation kinesthésique pour générer une stimulation kinesthésique.
18. Interface haptique selon la revendication 17, dans laquelle l'unité de commande répète l'envoi du deuxième ordre jusqu'à ce que l'utilisateur tienne compte du message d'alerte.
19. Interface haptique selon l'une des revendications 1 à 18, dans laquelle l'interface haptique est au moins à deux degrés de liberté.
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