EP4367660A1 - Dispositif de simulation haptique d'un instrument de musique - Google Patents

Dispositif de simulation haptique d'un instrument de musique

Info

Publication number
EP4367660A1
EP4367660A1 EP22753723.0A EP22753723A EP4367660A1 EP 4367660 A1 EP4367660 A1 EP 4367660A1 EP 22753723 A EP22753723 A EP 22753723A EP 4367660 A1 EP4367660 A1 EP 4367660A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
key
actuator
connection means
mechanical connection
flexible
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP22753723.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Xavier Boutillon
Vincent DE GREEF
Jérémie CHICHIGNOUD
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Ecole Polytechnique
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Ecole Polytechnique
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 Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Ecole Polytechnique filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP4367660A1 publication Critical patent/EP4367660A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10H—ELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
    • G10H1/00—Details of electrophonic musical instruments
    • G10H1/32—Constructional details
    • G10H1/34—Switch arrangements, e.g. keyboards or mechanical switches specially adapted for electrophonic musical instruments
    • G10H1/344—Structural association with individual keys
    • G10H1/346—Keys with an arrangement for simulating the feeling of a piano key, e.g. using counterweights, springs, cams
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10H—ELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
    • G10H2220/00—Input/output interfacing specifically adapted for electrophonic musical tools or instruments
    • G10H2220/155—User input interfaces for electrophonic musical instruments
    • G10H2220/265—Key design details; Special characteristics of individual keys of a keyboard; Key-like musical input devices, e.g. finger sensors, pedals, potentiometers, selectors
    • G10H2220/311—Key design details; Special characteristics of individual keys of a keyboard; Key-like musical input devices, e.g. finger sensors, pedals, potentiometers, selectors with controlled tactile or haptic feedback effect; output interfaces therefor

Definitions

  • the present invention relates to haptic simulation or emulation devices for digital keyboard musical instruments.
  • the invention relates more particularly to a device reproducing the haptic sensation of the keyboards of an acoustic piano by an electronic piano and its associated method.
  • the tail of the key is integral with a flexible metal blade at its end, said blade being sandwiched so as to effect the pivoting of the key.
  • a force and/or position sensor is located on the key.
  • a deformable stopper elastomeric material located under the tail of the key exerts a force that resists the downward movement of the user.
  • An asymmetrical bore in this thrust bearing provides a monotonous non-linear character to the resistive force applied by the thrust bearing. The sensor recovers the information of the resistive force resulting from the action of the flexible blade and the deformable stop, in the form of a signal which is then supplied to a processing unit to generate a sound with a corresponding sound level to stimuli.
  • Patent application FR2902538 presents a haptic simulation device using a magne-rheological fluid whose viscosity is modulated by a magnetic field to generate a force that opposes the movement of the key in order to improve the musician's feeling.
  • the keyboard musical instrument disclosed in this document uses three sensors (acceleration, speed and position) placed to provide real-time current control to means of generating the magnetic field as a function of time which will oppose a reaction force function key travel to provide a satisfying touch feel.
  • the means of generation consist of a coil through which a current varies over time, which makes it possible to actuate a force of more or less intensity on a blade attached to the key depending on the value of the current.
  • the document W02020/016536 describes a haptic controller capable of reproducing certain sounds other than a traditional piano, one of these functionalities being commonly designated by the term “aftertouch” and the essential element of which is a device for damping consisting of a body of deformable material having two recesses, said body having a protuberance placed in a groove arranged on an underside of a key.
  • the two recesses make it possible to absorb the compression exerted by the key via the protrusion according to two different damping profiles, one flexible, the other rigid.
  • Sensors adapted to measure the displacement in rotation and in translation of the keys deliver a signal as a function of this displacement.
  • Document US7582821 discloses a device seeking to reproduce the feeling of releasing a key of an acoustic piano and is essentially composed of a pivoting lever, three key switches and a retractable load member.
  • a pivoting lever When the musician depresses a key, the latter pivots around its axis and comes to press on the pivoting lever, which is substantially as long as the key and arranged under the key.
  • the pivoting lever comes in turn to touch three elastic switches of different lengths making it possible to provide information on the depth of support thanks to the sequence of successive triggering of the switches.
  • the retractable load member will slow the rise of the lever based on information gathered from the switches and position sensors.
  • the reactive force generating device is composed of a deformable element in the shape of an inclined dome having at the top a flat surface whose inclination allows the key which exerts the pressure to be stably received.
  • the invention proposes a haptic device for controlling a key of a keyboard fitted to an electronic musical instrument intended to reproduce the sensation of use of a musical instrument.
  • homologous acoustics said device being arranged to be associated with a fingerboard of the electronic musical instrument pivotally mounted relative to a frame around a pivot axis, the fingerboard extending in a longitudinal direction and having an angular displacement between a high angular position, called origin, and a low angular position, called abutment.
  • the device includes:
  • the device according to the invention makes it possible to reproduce the feeling of using an acoustic musical instrument, for example a piano, while offering a compact, inexpensive arrangement, having little or no inertia in its actuation. and little or no instability in its control. It allows you to choose or set a resistance to pressing a predetermined key. In addition, it makes it possible to exert a dynamic opposition force to the depression of the key, according to a predetermined dynamic relationship, including including involving several internal degrees of freedom. Finally, it tends to replace the key in its original position, when the user stops pressing the key.
  • a manual control device arranged to control the emission of a sound when pressed by a musician user, by actuator rotary electric, an electromagnetic device or actuator in rotation, by distal end of the key, the support zone or the end zone intended to receive the finger(s) of the user, by proximal end, the end of the key opposite to the distal end, by key return, a part protruding from the lower face or underside of the key so that one face of said key return faces the lower face or underside of the key, for example the key return has the shape of an "L" of which one side of the base of the key return in the shape of an "L" is facing the lower face or underside of the key, by mechanical connection means, means connecting G actua key, said means possibly comprising one or more mechanical elements interconnected, by a flexible element in a single direction of the mechanical connection means, means capable of bending without exhibiting longitudinal elasticity, and/or limited flexibility ( in general
  • the mechanical connection means are arranged between the actuator and the key.
  • the mechanical connection means comprise an actuator termination and a key termination.
  • the mechanical connection means comprise a single key termination and a single actuator termination.
  • the key termination is fixed on the key at a touch point, called the fixing point, located between, on the one hand, a reception point located at a distance at least equal to 25% of the length longitudinal of said key from the pivot axis and on the other hand the distal end of the key.
  • the touch point can be located on a continuous zone extending over a distance equal to 75% of the longitudinal length of said touch from the distal end of said touch.
  • the function of the actuator and of the mechanical connection means between said actuator and the key consists in physically exerting a force on the key, the force being prescribed or whose relation to the movement of the key is predetermined.
  • the torque of the force to be exerted by the actuator on the key amounts, at most, to the product of about twenty newtons by the lever arm of the distal end, in nuance fortissimo.
  • G rotary electric actuator has an axis of rotation parallel to the axis of pivoting of the key.
  • the rotary electric actuator has an axis of rotation parallel to the longitudinal direction of the key.
  • G rotary electric actuator has an axis of rotation perpendicular to the longitudinal direction of the key and to the axis of rotation of the key.
  • the position in which the axis of rotation of the actuator is parallel or perpendicular to the longitudinal direction of the key is understood to mean a position established when the key is at rest or in the original position, the key being able to pivot by a few degrees when pressed by a user.
  • the axis of rotation of G actuator and the longitudinal direction of the key are substantially parallel or substantially perpendicular, plus or minus a few degrees, and are located in the same vertical plane.
  • G rotary electric actuator is a direct current electric motor.
  • G rotary electric actuator is arranged above or below the key.
  • the arrangement of the actuator and of the mechanical connection means is arranged to exert traction on the key of the instrument, so as to provide resistance to depression when the user presses said key and to return the key to its original position when the user does not press said key touches.
  • the mechanical connection means are located above or below the key.
  • the mechanical connection means comprise a key termination of the mechanical connection means which is fixed on an upper or lower face of the key.
  • upper face means a face facing upwards when the electronic musical instrument is arranged horizontally, and/or a face facing outwards from said instrument.
  • lower face is meant a face facing downwards when the electronic musical instrument is arranged horizontally, and/or a face facing the interior of said instrument.
  • the mechanical connection means comprise connection means with the key.
  • the connection means are fixed on the key and are arranged to connect the key end of the mechanical connection means to the key.
  • the mechanical connection means comprise at least one connecting piece corresponding to the key termination.
  • the connecting piece is placed as far as possible from the pivot axis of the key. This distance makes it possible to exert a greater resistance torque on the key and/or to choose an actuator from a range of devices with a lower nominal current, or lower power, reducing the price and/or the inertia of the motor, and /or the price of its electrical control.
  • the ratio between the distance of the lever arm separating the pivot axis from the touch point where the end of the touch of the mechanical connection means is fixed on the touch, on the one hand, and the distance of the arm of the lever separating the axis of rotation of the rotary electric actuator from an actuator point, where the actuator end of the mechanical connection means is fixed on the shaft of G actuator, on the other hand, is at least 10, preferably at least 20, advantageously at least 30, advantageously at least 40, advantageously at least 50.
  • the rotary electric actuator is located below the key, for example above the key return, said key return being fixed to or arranged on the underside of the key, for example in a flat piano.
  • the key termination of the mechanical connection means is fixed on an upper face of a key return of the key.
  • the mechanical connection means comprise a connection part arranged on an upper face of the key feedback.
  • the rotary electric actuator has a diameter or a width less than the average width of a key.
  • the rotary electric actuator has a diameter or a width less than twice the average width of a key.
  • It may also have a longitudinally elongated shape, increasing the length of the electrical conductors accordingly and therefore the torque available for a given current in the actuator.
  • the mechanical connection means comprise assembly means comprising a winding part arranged to fit onto the shaft of the rotary electric actuator, and a clamping part in the shape of a stirrup having two branches arranged to at least partially surround the winding piece.
  • the at least one flexible element is flexible in a single direction.
  • the at least one flexible element in a single direction comprises one or more ribbons or one or more cables.
  • the slight bending of the flexible element in a single direction serves to ensure at least in part the kinematic compatibility between the rotational movement of the key and the translational movement imposed by the traction of the actuator .
  • the flexibility of said element allows it to wrap around the axis of the actuator.
  • the mechanical connection means comprise two flexible elements in a single direction, in particular two strips
  • the kinematic compatibility between the rotational movement of the key and the actuator is achieved by a strip, called key strip
  • the winding around the axis of the actuator is carried out by a strip, called actuator strip, which is distinct from the key strip, the two strips being interconnected.
  • a reduced flexibility (not infinite, as is practically that of a wire) serves to prevent the actuator from continuing to turn when the key is blocked or slowed in its movement, for example by the bottom stop.
  • the rebounds are limited in number and in duration by the very particular pace of the longitudinal compressibility of a flexible element according to a direction: null until the limit of buckling, then finished beyond the limit of buckling.
  • the mechanical connection means comprise at least one ribbon, or at least one cable, flexible under pressure and rigid under tension, having a distal end connected to a hub of the rotary electric actuator and a proximal end connected to the key, said ribbon being arranged to work in traction at the same time:
  • the at least one ribbon makes it possible to achieve the traction necessary to act on the key while allowing slight bending which serves to ensure compatibility between the rotational movement of the key and the translational movement of the ribbon when it is is pulled by the actuator.
  • the finite flexibility of the ribbon used avoids or dissipates rebound vibrations when the key reaches the end of its travel.
  • the at least one element flexible under pressure and rigid under tension comprises a flexible cable under pressure and rigid under tension or a flexible tape under pressure and rigid under tension.
  • the mechanical connection means comprise at least two strips that are flexible under pressure and rigid under tension.
  • the mechanical connection means comprise at least two cables that are flexible in pressure and rigid in tension.
  • the mechanical connection means comprise at least one ribbon which is flexible under pressure and rigid under tension and at least one flexible cable under pressure and rigid under tension.
  • the mechanical connection means comprise at least three mbans that are flexible in pressure and rigid in tension.
  • the mechanical connection means comprise a single strip, said strip having an actuator termination arranged to be connected to the shaft of the actuator and a key termination, opposite the termination of the actuator. actuator, arranged to be connected to a key.
  • connection means provide a pivot connection between the key and the key termination.
  • the key end of the mechanical connection means has a cylindrical opening and the connection means comprise a pivot shaft so that the cylindrical opening can fit onto and pivot around the pivot shaft.
  • the connection means comprise a removable pivot shaft, also called a connection shaft, and a body having a bore arranged to receive the removable pivot shaft, said body being arranged to be fixed on a key and comprising a slot along a plane transverse to the axis of the bore so as to align the cylindrical opening of the key termination of the means for mechanical connection to the bore and to insert the removable shaft into the bore and the opening.
  • said hole has, according to its cross section, the shape of an oblong hole so that the connecting shaft can be translated laterally.
  • the longest length of the oblong hole is at least 20% greater than the width (or shortest length) of the oblong hole.
  • the mechanical connection means comprise at least two flexible elements in pressure and rigid in traction comprising at least two flexible ribbons in pressure and rigid in traction, and a junction piece arranged between the two mbans , said junction piece having two opposite ribbon receiving planes perpendicular to each other to receive the ends of the two ribbons.
  • the mechanical connection means comprise two strips, an actuator strip arranged to be connected to the shaft of the actuator and a key strip arranged to be connected to the key, and a junction piece arranged between the two ribbons and provided to receive the terminations of the ribbons arranged orthogonally.
  • the mechanical connection means comprise three flexible elements, two flexible actuator elements arranged to be connected to the shaft of the actuator and a flexible key element arranged to be connected to the button, and a junction piece arranged between the button element and the two flexible actuator elements, said junction piece being arranged to receive the terminations of the three ribbons.
  • the two flexible actuator elements are connected to the circumference of the actuator shaft at two diametrically opposite points.
  • the junction piece has two opposite ribbon receiving planes perpendicular to each other to receive the two ribbons.
  • the junction piece has two opposite and perpendicular slots with respect to each other to receive the two ribbons, so as to be placed between the two ribbons.
  • Each slot has a thickness greater than or equal to the thickness of a ribbon.
  • the junction piece comprises two junction parts arranged perpendicular to each other, each junction part having a receiving face for attaching a ribbon.
  • the junction piece comprises two plates extending in the same vertical direction. The plates are arranged perpendicular to each other, each plate being drilled to receive a means of fixing a tape.
  • strips will therefore be used whose central thickness is increased compared to the thickness near the junction pieces, or short strips, in order to increase both the buckling limit and to reduce the compressibility beyond the buckling limit.
  • the central thickness is increased relative to the thickness of the portion of the ribbon which does not wrap around the shaft of the actuator.
  • the mechanical connection means comprise a return part.
  • the mechanical connection means comprise at least two flexible elements, a flexible actuator element arranged to be connected to the shaft of the actuator and a flexible key element arranged to be connected to the key, and a return part having a pivot axis, said return part being disposed between two flexible elements, said return part being arranged to produce a non-rectilinear trajectory of the mechanical connection means.
  • the mechanical connection means comprise three strips, an actuator strip arranged to be connected to the shaft of the actuator, a first key strip, a junction piece arranged between the actuator strip and the first key strip, a second key strip arranged to be connected to the key, and a return piece arranged between the first key strip and the second key strip and provided to receive the terminations of the strips extending orthogonally.
  • the return part is a pulley or an “L”-shaped lever actuation part.
  • the return part is a fixed or rotating pulley, so that a ribbon or a cable is in contact with said pulley.
  • the pulley performs a quarter turn, or the ribbon or the cable travels a quarter of the circumference of the fixed pulley.
  • the mechanical connection means further comprise a counter-pulley or axis guide parallel to the axis of the pulley. The counter-pulley or the guide is arranged near the pulley so that the ribbon or the cable is in contact simultaneously with the pulley on the one hand, and the counter-pulley or the guide on the other hand.
  • the mechanical connection means comprise a lever actuation part.
  • the lever actuation part has the shape of an "L” or a square.
  • the lever actuation part comprises a rotation axis at the point of intersection of the two branches of the "L” or of the two branches of the square.
  • the "L"-shaped actuation piece is arranged under the key and is connected near the key return.
  • the lever actuation piece can form a junction piece.
  • One or both ends of said piece may include a slot as defined above for the junction piece.
  • the various embodiments comprising a combination of characteristics proposed above: [0065] - the rotary electric actuator has an axis of rotation parallel to the axis of the key, the mechanical connection means comprising a cable or a ribbon connecting the actuator to the key;
  • the rotary electric actuator has an axis of rotation parallel to the axis of the key
  • the mechanical connection means comprising a cable or a ribbon connecting the actuator to the key, and a return part between the actuator and the key in order to modify the trajectory of said cable or of said ribbon, the return piece having a pivot axis parallel to the axis of the key;
  • the rotary electric actuator has an axis of rotation parallel to the axis of the key
  • the mechanical connection means comprising two flexible elements, which may be two cables or two ribbons or a cable and a ribbon, connecting the actuator to the key, and a return part having a pivot axis parallel to the axis of the key, the two flexible elements being separated by the return part;
  • the rotary electric actuator has an axis of rotation parallel to the longitudinal direction of the key, the mechanical connection means comprising a cable connecting the actuator to the key;
  • the rotary electric actuator has an axis of rotation parallel to the longitudinal direction of the key, the mechanical connection means comprising a strip connecting the actuator to the key, and connection means comprising a hole with a section at shape of an oblong hole so as to produce an operating clearance in a direction parallel to the longitudinal direction of the key;
  • the rotary electric actuator has an axis of rotation parallel to the longitudinal direction of the key, the mechanical connection means comprising two strips connecting the actuator to the key, and a junction piece being arranged between the two strips ;
  • the rotary electric actuator has an axis of rotation perpendicular to the longitudinal direction of the key and to the axis of rotation of the key, the mechanical connection means comprising two flexible elements, the two flexible elements possibly being one or two cables or two ribbons or a ribbon and a cable, connecting the actuator to the key, and a return piece having a pivot axis parallel to the axis of the key, the two flexible elements being separated by the reference, the reference piece can also be a junction piece in the presence of one or two ribbons;
  • the rotary electric actuator has an axis of rotation perpendicular to the longitudinal direction of the key and to the axis of rotation of the key,
  • the mechanical connection means comprising two flexible elements, the two flexible elements possibly being two ribbons or a ribbon and a cable, connecting the actuator to the key, and an "L"-shaped lever actuation part having a pivot axis parallel to the axis of the key, the two elements hoses being separated by the lever actuating part, the lever actuating part comprising, at the end intended to connect the actuator strip, a cross-sectional drilling in the form of an oblong hole so as to produce a play of operation in a direction parallel to the longitudinal direction of the key;
  • the rotary electric actuator has an axis of rotation perpendicular to the longitudinal direction of the key and to the axis of rotation of the key, the mechanical connection means comprising two ribbons connecting the actuator to the key, a junction piece being arranged between the two strips, and a deflection piece, in particular a pulley, in addition to the junction piece, having a pivot axis parallel to the axis of the key, the deflection piece being arranged so as to be in contact with the button strip in order to modify its trajectory;
  • the rotary electric actuator has an axis of rotation perpendicular to the longitudinal direction of the key and to the axis of rotation of the key, the mechanical connection means comprising three ribbons, or two ribbons and a cable, connecting the actuator to the key, a junction piece being arranged between the two first strips, and a return piece, in particular a lever actuation piece, in addition to the junction piece, having a pivot axis parallel to the axis of the key, the lever actuation part being arranged between the second ribbon and the third ribbon or cable.
  • the mechanical connection means comprising three ribbons, or two ribbons and a cable, connecting the actuator to the key, a junction piece being arranged between the two first strips, and a return piece, in particular a lever actuation piece, in addition to the junction piece, having a pivot axis parallel to the axis of the key, the lever actuation part being arranged between the second ribbon and the third ribbon or cable.
  • the mechanical connection means comprise at least two strips, an actuator strip arranged to be connected to the shaft of the actuator and a key strip arranged to be connected to the key, a junction piece arranged between the two strips, and provided to receive the ends of the strips arranged orthogonally to one another, and a pulley on which the key strip cooperates.
  • the rotary electric actuator has an axis of rotation perpendicular to the longitudinal direction of the key and to the axis of rotation of the key, and offset with respect to a plane passing through the thickness of the key.
  • the return pieces have a pivot axis parallel to the longitudinal direction of the key.
  • the mechanical connection means comprising two flexible elements, the two flexible elements being able to be two cables or two ribbons or a ribbon and a cable, connecting the actuator to the key, and a return piece separating the two flexible elements , the return piece being a pulley or an "L" shaped lever actuation piece, in the case of an actuator strip and an "L” shaped lever actuation piece the latter being able to comprise, at the end intended to connect the actuator strip, a drilling of section in the form of an oblong hole so as to produce an operating clearance in a direction parallel to the pivot axis of the key, and / or in the case of a key strip, the mechanical connection means comprising connection means comprising a oblong hole-shaped section so as to achieve a running clearance in a direction parallel to the longitudinal direction of the key;
  • the mechanical connection means comprising two strips connecting the actuator to the key, a junction piece separating the strips and a pulley having a pivot axis parallel to the longitudinal direction of the key and being arranged so as to be in contact with the button strip in order to modify its trajectory;
  • the mechanical connection means comprising three flexible elements, which may be three ribbons or two ribbons and a cable, connecting the actuator to the key, a junction piece separating the first and second ribbons and/or a junction piece separating the second and third mbans, a pulley having a pivot axis parallel to the longitudinal direction of the key and being arranged so as to be in contact with a ribbon in order to modify its trajectory, and a lever actuating part made of "L" shape separating two flexible elements
  • the mechanical connection means comprising connection means comprising a cross-sectional drilling in the shape of an oblong hole so as to produce an operating clearance in a direction parallel to the longitudinal direction of the key ;
  • the mechanical connection means comprising four ribbons connecting the actuator to the key, a junction piece separating the first and second ribbons and/or a junction piece separating the third and fourth mbans, and an actuation piece "L" shaped lever separating second and third mbans.
  • the mechanical connection means comprise at least two mbans, at least one actuator mban arranged to be connected to the shaft of the actuator and at least one key mban arranged to be connected to the key, and a lever actuation piece arranged between the two mbans and provided to receive the ends of the mbans arranged orthogonally.
  • each mban has the following dimensions:
  • the mechanical connection means are metal connection means.
  • the actuator and key strips may be metal actuator and key strips.
  • the material of the strips comprises or consists of metal (steel, preferably stainless steel, or aluminum), or of a fiber-reinforced or composite polymer material, and/or synthetic fiber textile, for example Kevlar (registered trademark).
  • the mbans make it possible to achieve the traction necessary to act on the key while allowing a slight flexion ensuring compatibility between the rotation of the key and the translational movement of the key strip when it is pulled by the actuator.
  • a second function ensured by the limited flexibility of the ribbons, consists, when the key is slowed down, in limiting the stroke of the actuator driven by its own inertia. They prevent or dissipate kickback vibrations.
  • the flexible tape connection does not have the disadvantage of mechanical play and has the advantage of having a stable equilibrium configuration when releasing the tensile stress.
  • the haptic device comprises an actuator abutment placed on the periphery of the rotation shaft of the actuator or around said rotation shaft, so as to control the angular movement of the shaft of rotation of the actuator, in particular if the connecting means implement cables.
  • the stop may be arranged on the rotation shaft of the actuator or close to said shaft, for example arranged tangentially.
  • the abutment has the shape of a cylinder. The actuator stop is placed in the immediate vicinity of the connecting means or the actuator. Preferably, the actuator stop is reached when the key reaches the stop position.
  • the presence of at least one element that is flexible under pressure and rigid under tension and/or the presence of the actuator abutment constitute mechanical means for controlling the movement of the mechanical connection means.
  • Said control means make it possible to control the angular displacement of the rotation shaft of the actuator as a function of the angular displacement of the key. They also make it possible to avoid displacements of undesired means of connection or excessive displacements.
  • the mechanical means for controlling the movement of the mechanical connection means are of a mechanical nature and are located in the immediate vicinity of the connection means and the actuator, said means having the function of keeping the connection means and the actuator the geometric configuration that they have in absolute terms and in relation to the key at the moment when traction ceases.
  • the mechanical means for controlling the movement of the mechanical connection means are the at least one flexible element.
  • the use of ribbons greatly allows part of ensuring this function of geometric restoration thanks to its natural, stable equilibrium configuration.
  • a wire connection in particular not having a natural configuration of stable equilibrium, has the disadvantages of a difficulty of fixing and a complication of the limitation of the stroke of the motor which must be ensured by d other means: actuator stop or electrical position control means.
  • the actuator can be controlled according to a four-quadrant operation, to take part in the control of the mechanical connection means and to prevent the motor from turning on its momentum.
  • the tick hap device further comprises means for holding the key in the high position.
  • Maintaining in the high position means maintaining in the original position.
  • the means for holding in the high position also make it possible to recall the key to its original position when the user does not press the key.
  • the means for maintaining the high position can be independent of the rotary electric actuator.
  • the means for holding in the high position may comprise at least one spring, at least two permanent magnets, or a holding actuator through which a current flows permanently when the key, thus equipped, is not used.
  • the calculation means can control G rotary electric actuator to perform the function of holding in the high position via the mechanical connection means.
  • the calculation means comprise four-quadrant control means for actuating G electric actuator.
  • the detection means are arranged and configured to detect or measure the position and/or the acceleration of the associated key or the force applied by the user to said associated key. They make it possible to inform the calculation algorithm implemented by the means of calculation.
  • the touch detection means comprise touch kinematics sensors.
  • the sensors are for example of the position sensor, motion sensor, acceleration sensor, angular velocity sensor type.
  • the bite detection means comprise force sensors, for example of the strain gauge type.
  • the key detection means comprise two sensors.
  • the detection means are placed under the key, preferably on the underside of the key.
  • the detection means comprise means for measuring the current of the actuator.
  • the calculation means preferably comprise an integrated microprocessor on a stand-alone card, a control interface and software comprising a mathematical model of the dynamics of the mechanism of the real instrument which it is desired to reproduce.
  • the calculation means comprise an actuator module integrating a mechanical control model of at least one key of at least one acoustic musical instrument.
  • This module integrates the mathematical model of the dynamics of the mechanism of the real instrument that we seek to reproduce.
  • This module also integrates the mathematical model of the dynamics of the digital keyboard mechanism used to reproduce the real instrument, in the absence of electrical control.
  • the calculation means comprise an actuator module integrating a mechanical control model of at least one key of the keyboard described here, when the associated actuator receives no electric current.
  • This module integrates the mathematical model of the dynamics of the keyboard mechanism used to reproduce the real instrument, made passive by the absence of electrical control.
  • Said module also integrates a mathematical model of the dynamics of the button, the connecting means and the actuator, in the absence of electrical control.
  • the invention proposes an electronic musical instrument keyboard with haptic feedback comprising at least one key and at least one haptic device, each key being associated with a device according to one or more of the characteristics from the first look.
  • the invention proposes an electronic musical instrument, for example an electronic piano, comprising at least one haptic device according to one or more of the characteristics of the first aspect or comprising a keyboard according to the second aspect.
  • the electronic musical instrument comprises several haptic devices.
  • the haptic devices are arranged next to each other.
  • the haptic devices are arranged so that the rotary electric actuators are arranged parallel to each other.
  • the invention proposes a method for controlling an electronic musical instrument comprising at least one hap device according to one or more of the characteristics of the first aspect.
  • the method aims to control, as a function of a given movement of a user on a key and measured by the press detection means, the at least one rotary electric actuator associated with said key so as to exert a predetermined retaining force against the user's bearing force.
  • This restraint effort substantially corresponds to an effort that the fingerboard of a traditional or equivalent acoustic instrument would oppose to obtain the same movement, and thus to emulate the dynamics of traditional instrument mechanisms.
  • control method comprises at least the following steps:
  • the detection means periodically measure the position and/or the acceleration of the key then transmit this information to the calculation means.
  • the calculation means calculate the forces generated in a real instrument mechanism from a mathematical model of the dynamics of said mechanism.
  • the computing means must have sufficient computing capacity to simulate the model of the key in real time.
  • the cycle time (Measures/Calculate/Actuation) is constrained and defined by the movement of the piano key.
  • the sampling frequency is for example 2 kHz.
  • the calculation means are for example a computer.
  • the calculation means further comprise: power electronics, signal electronics, calculation cards based on a real-time simulation model, a MIDI concentrator (abbreviation of Musical Instrument Digital Interface) said musical instrument digital interface, a router.
  • a MIDI concentrator abbreviation of Musical Instrument Digital Interface
  • the function of the calculation means is to process the measured signals, perform in real time the calculation of the dynamics of the traditional keyboard and of the numeric key (simulation) and to develop the command to be applied to the actuator.
  • the calculation means calculate the current or the voltage to be applied to the actuator, from a dynamic model of the musical instrument to be simulated and real-time measurements coming from the detection means.
  • control method according to the invention thus makes it possible to emulate or simulate the dynamics of mechanisms:
  • Calculation cards perform calculations in real time to emulate the dynamics of the keys of a traditional keyboard, via the processing of signals from the sensors, and the measurement of the power electronic circuits associated with the actuators and possibly via the application of effort signal control algorithms, aimed at correcting certain imperfections in the system, for example delays.
  • the control method provides closed-loop control of the at least one rotary electric actuator so that said at least one actuator exerts a variable force in time, following the command given by the computer in real time and relayed by power electronics.
  • Each calculation card provides the MIDI codes corresponding to the notes played on the keys it controls, using an electronic circuit.
  • the codes are transformed into signals obeying the MIDI standard.
  • the signals from the various calculation cards are transmitted to a MIDI hub (internal or external), which sends the computer (in the case of stand-alone prototypes) or the digital piano the MIDI codes necessary for sound synthesis.
  • the computer performs the sound synthesis using sound synthesis software, for example Pianoteq software (registered trademark).
  • Figure 1 is a schematic side view of a haptic control device according to a first embodiment associated with a key of an electronic upright piano, the device comprising an electric motor and mechanical connection means of the metal strip type between the motor and an upper face of the key, the axis of rotation of the motor being parallel to the longitudinal direction of the key;
  • Figure 2a is a schematic side view according to Figure 1 representing in an exaggerated manner the movement of the key and the mechanical connecting means, Figure 2a illustrating the original position;
  • Figure 2b is a schematic profile view according to Figure 1 representing in an exaggerated manner the movement of the key and the mechanical connection means, Figure 2b illustrating a stop position when a user presses;
  • Figure 3a is a perspective view of three haptic control devices according to the first embodiment, each device comprising mechanical connection means according to one embodiment;
  • Figure 3b is a detail view of Figure 3a in the area showing the rotation shafts of the actuators, each device comprising an actuator stopper arranged close to the respective rotation shaft;
  • Figure 4a is a schematic side view of a hap tick control device according to a second embodiment, in which the motor is located below the underside of the key and the mechanical connection means are located at the above the upper face of the key return of a flat piano, the axis of rotation of the actuator being parallel to the longitudinal direction of the key;
  • Figure 4b is a sectional view of an embodiment of a haptic device according to Figure 4a;
  • Figure 4c is a perspective view of an embodiment of a haptic device which is a variant of the embodiment shown in Figure 4a;
  • Figure 4d is a perspective view of an alternative embodiment of the previous figure.
  • Figure 5a is a schematic perspective view of a haptic control device according to a third embodiment, in which the motor and the mechanical connection means are located above the upper face of a key, the axis of rotation of the actuator being perpendicular to the longitudinal direction and to the pivot axis of the key, the mechanical connection means further comprising a pulley cooperating with the key strip;
  • Figure 5b is a view according to Figure 5a, and further comprising a counter-pulley whose peripheral surface is in contact with the key strip, said counter-pulley being arranged substantially tangential to the pulley;
  • Figure 5c is a schematic perspective view of a haptic control device according to a fourth embodiment, in which the motor and the mechanical connection means are located above the upper face of a key, the axis of rotation of the actuator being perpendicular to the longitudinal direction and to the axis of pivoting of the key, the mechanical connection means further comprising a rotating bracket and an additional strip located between the actuator strip and the square;
  • Figure 6a is a schematic side view of a hap tick control device according to a fifth embodiment, in which the motor is located below the underside of the key and the mechanical connection means are connected to the upper face of the key return of a flat piano, the axis of rotation of the actuator being perpendicular to the longitudinal direction and to the axis of pivoting of the key, the mechanical connection means further comprising a pulley, the key tape guide that can be placed in the immediate vicinity of the pulley is not shown;
  • Figure 6b is a schematic side view of a haptic control device according to a sixth embodiment, in which the motor is located below the underside of the key and the mechanical connection means are connected to the upper face of the key return of a flat piano, the axis of rotation of the actuator being perpendicular to the longitudinal direction and to the axis of pivoting of the key, the mechanical connection means further comprising a rotation bracket and an additional strip located between the bracket and the actuator strip, the latter being guided by a series of double guides with vertical axes;
  • Figure 6c is a sectional view of an embodiment of a haptic device according to Figure 6b, further comprising actuator ribbon guides;
  • Figure 6d is a partial perspective view of a haptic control device according to a variant embodiment comprising an actuator stopper arranged close to the rotation shaft of the actuator, Figure 6d showing the state in wherein the actuator strip assembly means are in contact with said abutment;
  • Figure 6e is a side view of an embodiment of a haptic device which is a variant of the embodiments shown in Figures 6a, 6b and 6c, comprising a winch wheel;
  • Figure 7 is a perspective view of assembly means according to one embodiment
  • Figure 8a is a perspective view of an embodiment of the junction piece between two ribbons
  • Figure 8b is a perspective view of another embodiment of the junction piece between two ribbons
  • Figure 9a is a perspective view of an embodiment of a connecting piece
  • Figure 9b is a perspective view of another embodiment of a connecting piece
  • Figure 10 shows an electrical diagram of a haptic control device
  • FIG. 11 represents a diagram for calculating the retaining forces according to the dynamics of traditional or acoustic instruments
  • Figure 12 is a schematic perspective view of a haptic control device according to a seventh embodiment associated with a key of an electronic upright piano, the device comprising an electric motor and mechanical connection means comprising a single ribbon metal between the motor and an upper face of the key, the axis of rotation of the motor being parallel to the axis of pivoting of the key;
  • FIG. 13 is a schematic perspective view of four haptic control devices, two haptic control devices being in accordance with the previous embodiment and two haptic control devices according to an eighth embodiment, in which each device comprises a motor located below the underside of the associated key and mechanical connection means connecting a key return of the associated key, the mechanical connection means comprising a single metal strip between the motor and a face of the key return of the key , the axis of rotation of the motor being parallel to the axis of pivoting of the key, one of the two devices further comprising a return pulley;
  • Figure 14 is a schematic perspective view of a hap tick control device according to a ninth embodiment associated with a key of an electronic upright piano, the device comprising an electric motor and mechanical connection means comprising a single metal strip between the motor and an upper face of the key, the axis of rotation of the motor being parallel to the longitudinal direction of the key, the mechanical connection means comprising connection means arranged to produce an operating clearance according to the direction longitudinal;
  • Figure 15 is a perspective view of the connection means according to Figure 14 having a bore along an axis perpendicular to the longitudinal direction of the key;
  • Figure 16 is a perspective view of three haptic control devices according to a tenth embodiment, each device comprising mechanical connection means according to a particular embodiment comprising two flexible actuator elements per device;
  • Figure 17 is a perspective view of a hap tick control device according to an eleventh embodiment, which is a variant of the previous embodiment.
  • Figures 1, 2a and 2b show a first embodiment of a haptic control device 1 of an electronic musical instrument.
  • the instrument for example a piano as shown in Figures 3a and 16, is a musical instrument consisting of a keyboard comprising several keys, of which a single key is shown in Figures 1, 2a and 2b.
  • the haptic device and the key K are seen in profile, the key being represented by a horizontal rectangle.
  • the K key illustrates a piano key. It is pivotally mounted around the pivot axis Al relative to a frame, for example the frame of a keyboard, see Figure 3a and 16.
  • the pivot axis Al is represented by two dotted lines perpendicular to each other representing a target, on a disk representing a rotating shaft.
  • the pivot axis Al is shown under the key K near a first end, called the proximal end, of said key, to the left of FIGS. 1, 2a and 2b. Near a second end, called the distal end, opposite the first end, and above the upper face K1 of said key, there is shown a finger of a user of the musical instrument, only visible on the figure 1.
  • the haptic device comprises means for detecting and/or measuring pressure and movement of the key by the user.
  • the detection and / or measurement means include two motion sensors 31, 32, for example accelerometers. They are arranged to measure the movements of the key and to transmit this information to the calculation means, also called servo and control means, of the haptic device, not shown.
  • the haptic control device 1 comprises a rotary electric actuator 10.
  • Said actuator is preferably a direct current electric motor, the motor shaft of which extends along the axis B1.
  • the motor is arranged relative to the key K so that the axis of rotation B 1 is parallel to the longitudinal direction KO of the key K, in particular in the original position, and that said direction KO and the axis B1 are vertically aligned.
  • the axis of rotation Bl is substantially horizontal.
  • the haptic control device further comprises mechanical connection means 20 connecting the shaft of the motor 10 to the upper face K1 of the key.
  • the mechanical connection means 20 comprise several elements or parts connected one after the other: assembly means 25 (not visible in FIGS. 1 and 2), an actuator strip 24 (two actuator strips 24a, 24b in Figure 16), a junction piece 23, a button strip 22 and connection means 21.
  • assembly means 25 make it possible to connect the actuator strip to the rotation shaft of the electric motor, see FIGS. 3a and 3b.
  • assembly means 25 comprise a winding part 25e and a clamping part 25s, or stirrup having two branches.
  • the winding part has a bore arranged to be fitted onto the rotation shaft of the electric motor, see FIGS. 3a and 3b. It further has a rectangular portion extending radially relative to the bore, portion in which a slot is made to allow fitting.
  • the clamping piece 25s has a "U" shape to overlap the rectangular portion of the winding piece 25e.
  • the clamping part comprises, in one of its branches, an internal thread arranged to be perpendicular to the rectangular portion of the winding part.
  • the actuator strip 24 is located between the assembly means 25 and the junction piece 23.
  • the actuator strip extends vertically and tangentially to the rotation shaft of the motor.
  • the key strip 22 is located between the junction piece 23 and the connection means 21.
  • the key mban extends vertically and in a plane parallel to the plane transverse to the key, in particular in the original position .
  • the mechanical connection means 20 comprise a pair of actuator ribbons 24a and 24b.
  • Each ribbon 24a, 24b connects the actuator 10 to the junction piece.
  • the two ribbons are fixed, by means of sleeve-shaped assembly means 25, to the circumference of the shaft of the actuator 10.
  • the actuator terminations of the ribbons 24a, 24b are arranged diametrically opposite .
  • the actuator strip 24a is connected directly between the junction piece and the actuator.
  • the actuator strip 24b is connected between the junction piece and the actuator via a wheel 11.
  • the wheel 11 is positioned elevated relative to the actuator so that the strip 24b winds around the wheel 11 before being fixed at a point on the circumference of the actuator which is substantially diametrically opposite to the point of attachment of the end of the ribbon actuator 24a.
  • This arrangement makes it possible, when the actuator is actuated, to exert a double traction in the opposite direction around the shaft of the actuator.
  • the actuator strips 24a and 24b are arranged substantially symmetrically with respect to a plane both parallel to the axis of the actuator and the longitudinal direction of the key associated with the device comprising said strips.
  • the actuator comprises two half-shafts 111, 112 and the mechanical connection means 20 comprise a single actuator strip 24 which passes between the two half-shafts of the motor shaft before being connected to the wheel 11.
  • Each half-shaft has along its longitudinal axis a rectangular face, one side of which corresponds to the diameter of a shaft and a curved face corresponding to a circular half-cylinder. The junction of the half-shafts makes it possible to obtain a shaft.
  • the ribbon passes through the shaft of the actuator (motor) between two half-shafts pinched together on the shaft of the motor thanks to the clamping part comprising two half-cylinders clamped together to the other, for example by two screws.
  • the junction piece 23 comprises two slots 26, 27 opposite and perpendicular to each other to receive the ends of the two strips 22, 24.
  • the junction piece performs the ribbon orientation converter function.
  • a first end of the junction piece has the slot 26 arranged to receive the termination of the actuator strip 24, and a second end, opposite the first end, has the slot 27 arranged to receive the termination of the key strip 22.
  • the junction piece 23 comprises two plates extending in the same vertical direction.
  • the plates are arranged perpendicular to each other, each plate being drilled to receive a means of fixing a tape.
  • connection means 21 are fixed on the upper face K1 (in FIGS. 1, 2a and 2b) of the key K.
  • the connection means have the form of two rods: a connecting rod 21a and a button rod 21b.
  • the connecting rod 21a comprises at one end, called the slot end, a slot arranged to receive a button strip termination. Said slot is directed along a plane which is parallel to the transverse plane of the key.
  • the key stem comprises a threaded body arranged to be inserted into a thread made in the key.
  • the key post includes a hollow body to receive one end of the link post, opposite the slot end.
  • the peripheral wall of the hollow body comprises a thread extending radially in order to receive a screw making it possible to lock the position of the connecting rod in the key rod.
  • connection means 21 comprise two plates arranged perpendicular to each other and in different directions.
  • a first plate extends horizontally to be attached to the K key and the second plate extends vertically to be connected to the key strip.
  • Each plate includes a hole for the passage of a screw.
  • the connecting means are positioned on the key, at a touch point located at a distance equal to 25% of the longitudinal distance of the key from the pivot axis Al.
  • the touch point is between the middle of the key and the distal end of the key.
  • they are fixed as far as possible from the pivot axis Al.
  • the connecting means are arranged on the key so that the touch point is located at a distance of at least 50 millimeters, preferably at least 100 millimeters, advantageously at least 150 millimeters from the pivot axis.
  • the assembly means in particular the winding part, are arranged on the axis of the motor so that the actuator point is located at a distance of 3 millimeters from the axis of the motor. In the case of these last indications (150 and 3 millimeters), the angular displacement reduction ratio between the motor and the key, or torque multiplication ratio, is equal to 50.
  • each slot, or each hole of the connecting pieces is associated with a fixing means, for example a screw.
  • a thread is made extending radially or perpendicular to the axis of the part in order to receive a screw.
  • the key K is in a substantially horizontal or raised position.
  • the latter is pivoted so that the distal end lowers and the key strip 22 tilts and flexes due to the pivoting of the key, see figure 2b.
  • the actuator ribbon 24 unwinds while remaining vertical while being retained by the electric motor 10 which is supplied with current so as to reproduce the dynamics of a keyboard mechanism of an acoustic instrument (or any other previously determined dynamics) .
  • Each motor is current controlled. When pressed, the torque of the motor slows down the descent of the key (generator operation). When released, the same current command allows the key to be raised (motor operation).
  • Figure 10 represents the diagram of the power electronics of the device.
  • the calculation means can control the actuator so as to achieve, by means of ad hoc modifications to the diagram of the power electronics, a four-quadrant operation.
  • Figures 4a and 4b show a second embodiment which will be described by its differences from the previous one.
  • the key represented corresponds to a key of a flat piano, said key comprising a key return R extending under the key from the distal end so as to form an "L".
  • the rotary electric actuator and the mechanical connection means are located above the upper face K2 of the key return.
  • the distance separating the upper face K2 from the key return from the lower face K3 is for example equal to 45 millimeters.
  • the connection means are fixed on the upper face K2 of the key feedback.
  • the end of the key strip is fixed on the distal transverse face of the key return R.
  • the lower face K3 of the key may have a recess, for example of concave shape, in order to partially receive the actuator.
  • the device comprises a threaded rod arranged at the end of the motor shaft of the actuator.
  • the threaded rod is a V screw.
  • the device comprises a latching finger P placed on the key return.
  • the finger is located above the threaded rod, preferably substantially parallel to the motor shaft or to the threaded rod.
  • the hooking finger has a cylindrical shape and is fixed on a face perpendicular to the upper face Kl.
  • the mechanical connection means 20 comprise two cables, a cable 24c1 connecting the distal end of the key feedback to the threaded rod, and a cable 24c2 connecting the threaded rod to the latching finger.
  • the key return R and the latching finger P are integral in translation, for example vertical according to the embodiment shown, when the key goes down or up.
  • Screw V is integral with the axis of the actuator and is rotatable along the geometric axis of the motor shaft. The threaded rod, in particular the screw V, does not translate.
  • the mechanical connection means 20 comprise a single cable 24c having two strands 24c1 and 24c2.
  • the cable 24c is wound in one or more turns around the screw V and is fixed to said screw in order to prevent the cable from slipping.
  • the cable 24c is fixed to the screw or the threaded rod by gluing.
  • the strands or cable portions 24c 1 and 24c2 emerge from the same side of the threaded rod or the screw V.
  • the role of the cable strand 24c2 (whose end is integral with the key) is to block the rotation of the actuator by stopping its momentum when the key reaches its bottom stop.
  • the cable strand 24c2 only exerts force when the key stops, serving only as a restraint for the motor. In operation and when the key is pressed, the cable strand 24c2 wraps around the screw V and the cable strand 24c 1 unwinds from the screw V.
  • the device further comprises a pulley or wheel 121 and a cable 24d comprising two strands 24d1 and 24d2.
  • pulley 121 is arranged above screw V and is fixed to the frame of the actuator, the axis of said pulley 121 being substantially parallel to the axis of the actuator.
  • the cable 24d runs substantially half the circumference of the pulley 121 and is partly wound around the threaded rod or the screw V.
  • connection point of the distal end of the strand 24d2 is fixed on the periphery of the threaded rod in one point diametrically opposite the point of connection of the distal end of cable strand 24c2. Referring to Figure 4d, the connection points are further offset axially. As in the previous variant, the strands 24c 1 and 24c2 are fixed to the threaded rod or the screw V on the same side or axially offset along a peripheral line of said screw V.
  • the cable strand 24c2 wraps around the screw V and the length of said strand decreases, the cable strand 24d2 unwinds of the screw V, the cable strand 24c 1 unwinds from the screw V and the length of said strand increases, and the length of the cable strand 24dl increases.
  • the two cables 24c and 24d exert a couple of opposing forces on the axis of the actuator, while offering forces which are added on the touch return. This is the function of the cable 24d which pulls on the key like the strand 24c 1 , but, thanks to the return pulley 121 pulls on the motor in the direction opposite to that of the strand 24cl, while making it turn the actuator in the same way.
  • Figure 5a shows a third embodiment which will be described by its differences with respect to the first embodiment.
  • the electric motor 10 is located above the key K and is fixed to the frame (not visible in the figure).
  • the axis of rotation B1 of the electric motor is perpendicular to the longitudinal direction of the key K.
  • the actuator strip 24 extends horizontally and tangentially to the rotation shaft of the motor.
  • the mechanical connection means further comprise a pulley 28 whose axis of rotation is parallel to the pivot axis Al.
  • the pulley is connected to the frame, not visible in the figure. The pulley makes it possible to receive, on its circumference, the key strip 22 along its path.
  • the device further comprises a counter-pulley 51 having the shape of a cylinder and is arranged tangentially to the pulley 28.
  • the counter-pulley is in contact or quasi-contact with the key strip 22.
  • the counter-pulley makes it possible to guide and/or control the movement of the key strip and thus maintain the key strip on the periphery of the pulley 28.
  • the counter-pulley prevents the key strip from taking off of the pulley.
  • Figure 5c shows a fourth embodiment which will be described by its differences from the previous embodiment.
  • the mechanical connection means comprise, replacing the pulley 28, a bracket 29 whose axis of rotation Cl is parallel to the pivot axis Al.
  • the axis Cl of the bracket is connected to the frame, not visible on the figure.
  • the bracket makes it possible to receive the button strip 22 along its path.
  • the key strip 22 includes a first key strip 22b and a second key strip 22a. Between the junction piece and said bracket, the first button strip 22b extends substantially horizontally. Between the bracket and the connection means, the second button strip 22a extends substantially vertically.
  • Figure 6a shows a fifth embodiment which will be described by its differences with respect to the third embodiment.
  • the key represented corresponds to a key of a flat piano, said key comprising a key feedback R, like the second embodiment.
  • the electric motor 10 is located below the key K.
  • the axis of rotation B1 of the motor is perpendicular to the longitudinal direction of the key and perpendicular to the pivot axis Al.
  • the mechanical connection means extend under the underside K3 of the key.
  • the pulley 28 is located between the upper face of the return R of key and the underside K3 of the key.
  • the connection means which are not visible, are fixed to the upper face K2 of the touch return.
  • Figure 6b shows a sixth embodiment which will be described by its differences from the previous embodiment.
  • the pulley 28 is replaced by the bracket 29, the arrangement of which in relation to the key and actuator mbans is similar or identical to the fourth embodiment.
  • the actuator 10 is arranged close to the pivot axis Al.
  • the device further comprises one of the ribbon guides 61 for guiding the movement of the actuator ribbon 24.
  • Each ribbon guide comprises a pair of spaced apart rods so that the ribbon can translate therebetween, see also figure 6d.
  • the mechanical connection means further comprise an actuator stop 42 disposed near the rotation shaft of the actuator so as to restrict the angular movement of said shaft.
  • the stop 42 has a cylindrical shape and is fixed to a frame. The stop 42 is provided to limit the rotation of the rotation shaft of the actuator via the assembly means 25.
  • the device comprises a wheel 291 and a roller 292 arranged coaxially, the diameter of the wheel 291 being greater than the diameter of the roller, for example at least three times greater.
  • the wheel 291 and roller 292 assembly is arranged close to the key return so that the key strip 22 is connected to the roller 292 and to the distal end of the key return.
  • the actuator ribbon 24 is replaced by a cable 24e having two strands 24el, said lower strand, and 24e2, said upper strand.
  • the cable 24e is fixed to the wheel 291, making it possible in particular to limit or prevent slippage of the cable in contact with the periphery of the wheel.
  • the actuator 10 is arranged close to the pivot axis Al, the axis of rotation of the actuator being substantially perpendicular to the pivot axis Al.
  • the actuator comprises two rotation shafts, an upper shaft and a lower shaft, each rotation shaft being arranged at an axial end of the actuator.
  • the 24e cable has one end connected to the upper shaft, extends to the wheel 291 so as to form the upper strand 24e2, runs through substantially half the circumference of the wheel 291, extends to the lower shaft so as to form the lower strand 24th 1 and is connected to said lower shaft.
  • One end of 24el wraps around the bottom of the actuator shaft. The ends are rolled up in a different gyratory direction: when one end rolls up, the other unrolls.
  • FIG. 12 shows a seventh embodiment which will be described by its differences from the first embodiment.
  • the electric motor 10 is located above the upper face Kl of the key, the axis of rotation of the motor extending parallel to the pivot axis Al of the key.
  • the mechanical connection means comprise a single strip which forms both the actuator strip 24 and the key strip 22.
  • the assembly means 25 conform to the assembly means of FIGS. 3a and 3b.
  • the connection means 21 conform to the connection means of FIG. 9b.
  • the upper part of FIG. 13 represents two haptic devices in accordance with FIG. 12 and which are connected to white keys. The two actuators associated with the white keys are located above the keys, are superimposed and offset from each other.
  • FIG. 13 there is shown an eighth embodiment which will be described by its differences from the previous embodiment.
  • the black keys shown each include an R key return extending below the key to form an "L".
  • the rotary electric actuator and the mechanical connection means are located above the upper face K2 of the key return.
  • the actuators associated with the black keys are located under the keys and offset from each other.
  • the means of connection are fixed on the front face of the end of the touch return.
  • the end of the key strip is fixed on the distal transverse face of the key return R.
  • the mechanical connection means comprise a deflection pulley 28 arranged between the key feedback R and the electric motor 10.
  • the embodiment of Figure 13 proposes a particular arrangement to solve the problems of space posed by the transverse arrangement of actuators whose length is several times the average width of the key.
  • the figure gives a perspective view of four keys, three of which are associated with actuators and connection means in AxRl configuration and the black key in the foreground, with an actuator and connection means in AxRIPxRl configuration.
  • the axes of the actuators are parallel to the axis of rotation of the keys and the means of connection are reduced to a single ribbon and its attachment parts.
  • FIG 14 shows a ninth embodiment which will be described by its differences from the first embodiment.
  • the mechanical connection means comprise a single strip which performs both the function of the actuator strip 24 and of the key strip 22.
  • the assembly means 25 conform to the assembly means of FIGS. 3a and 3b.
  • the ribbon is connected to the key by specific connection means 21.
  • the connecting means are a connecting piece 21 comprising a body from which two parallel plates extend perpendicular to the longitudinal direction of the key and perpendicular to the pivot axis of the key, the plates being spaced apart so as to define a slot.
  • the slot has a width allowing the insertion of the key termination of the ribbon.
  • each bore has, according to its cross section, the shape of an oblong hole so that the connecting shaft can translate laterally.
  • the longest length of the oblong hole is at least 20% greater than the width (or shortest length) of the oblong hole. The oblong shape of the hole makes it possible to produce an operating clearance in a direction parallel to the longitudinal direction of the key.
  • the position of the elements of the system is updated with the measurement of the current time and the result of the resolution of the equations at the previous time;

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
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Abstract

L'invention porte sur un dispositif haptique de commande (1) d'une touche d'un clavier équipant un instrument de musique électronique, ledit dispositif étant associé à une touche (K) montée en pivotement par rapport à un bâti, la touche s'étendant dans une direction longitudinale et présentant un débattement angulaire entre une position angulaire haute, et une position angulaire basse, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend : - des moyens de détection (30) de l'état dynamique de la touche, - des moyens de calcul pour calculer, en fonction des informations de dynamique, un effort résistant instantané à exercer sur ladite touche en réponse à un enfoncement de ladite touche, - un actuateur électrique rotatif (10), - des moyens de liaison mécanique (20) disposés entre l' actuateur et la touche pour appliquer sur ladite touche ledit effort résistant, comprenant au moins un élément flexible en pression et rigide en traction.

Description

DISPOSITIF DE SIMULATION HAPTIQUE D’UN INSTRUMENT DE MUSIQUE
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
[001] La présente invention concerne les dispositifs de simulation ou d’émulation haptique des instruments de musique numérique à clavier.
[002] L’invention concerne plus particulièrement un dispositif reproduisant la sensation haptique des claviers d’un piano acoustique par un piano électronique et son procédé associé.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
[003] Les concepteurs et fabricants de pianos électroniques s'efforcent depuis de longues années d'améliorer la sensation du toucher pour la rapprocher de celle du piano acoustique en fournissant un effet haptique qui se rapproche de l’original. Au niveau des touches du clavier du piano électronique, il s’agit donc de reproduire un "retour d'effort" qu’exercent les pièces (chevalet, bâton, levier, marteau, étouffoir) du mécanisme des touches du piano acoustique.
[004] Les pianos acoustiques traditionnels sont conçus avec une certaine résistance au toucher et une certaine vitesse de retour des touches, afin de fonctionner correctement et offrir au pianiste une bonne sensation de jeu. Pour régler le clavier d’un piano, on s’intéresse au poids descendant des touches et au poids ascendant de retour des touches et on fixe parfois des plombs pour ajuster au mieux ces valeurs. L’équilibrage du toucher dépend aussi de l’inertie de la mécanique. Celle-ci est fonction de la masse des pièces, principalement du marteau et des plombs de touches, et des leviers de la mécanique. Plus spécifiquement, on peut dire que l’inertie est dépendante du rapport mécanique entre la course du marteau et la course de la touche. Enfin, de nombreux autres effets, non-linéaires et parfois non-réguliers (au sens mathématique), interviennent également dans la qualité du toucher : raideur des feutres de liaison entre pièces, frottements internes aux feutres, frottements secs aux contacts et dans les axes de rotation. Au final, la relation entre le « retour d’effort » de la touche et son déplacement résulte d’une dynamique à plusieurs degrés de liberté, non-linéaire, non-régulière et fonction de l’historique du mouvement. Elle ne peut être décrite correctement par une relation de type impédance.
[005] Dès 1928, sur les instruments de type ondes Martenot, on peut déjà trouver une touche, appelée « touche d'intensité » ou touche d'expression, qui permet de contrôler le volume du son généré par l'instrument. La clé est montée sous forme de levier de sorte que l'appui sur la touche provoque l'écrasement d'un sac de poudre conductrice qui transmet le signal électrique porteur du son. L'écrasement du sac entraîne une modification de la résistivité de la poudre et, par conséquent, de l'amplitude du son. L'utilisation d'un tel sac permet une relation entre la force appliquée sur la touche et l'amplitude du son qui est très proche de la perception psycho physiologique du musicien. [006] Le document US9275618 reprend ce principe en l’améliorant. La queue de la touche est solidaire d’une lame métallique flexible à son extrémité, ladite lame étant prise en sandwich de manière à réaliser le pivotement de la touche. Un capteur d’effort et/ou de position est localisé sur la touche. Une butée déformable (matériau élastomère) localisée sous la queue de la touche exerce une force qui résiste au mouvement vers le bas de l’utilisateur. Un alésage asymétrique dans cette butée assure un caractère non linéaire monotone à la force résistive appliquée par la butée. Le capteur récupère l’information de la force résistive résultant de l'action de la lame souple et de la butée déformable, sous la forme d’un signal qui est ensuite fourni à une unité de traitement pour générer un son avec un niveau sonore correspondant au stimuli.
[007] La demande de brevet FR2902538 présente un dispositif de simulation haptique utilisant un fluide magné-rhéologique dont la viscosité est modulée par champ magnétique pour générer une force qui s’oppose au mouvement de la touche afin d’améliorer le ressenti du musicien. L’instrument de musique à clavier divulgué dans ce document utilise trois capteurs (accélération, vitesse et position) placés pour fournir en temps réel une commande en courant à moyens de génération du champ magnétique en fonction du temps qui va opposer une force de réaction fonction du déplacement de la touche afin de fournir une sensation de toucher satisfaisante. Les moyens de génération sont constitués d’une bobine parcourue par un courant variable dans le temps, ce qui permet d’actionner une force d’intensité plus ou moins forte sur une lame solidaire de la touche en fonction de la valeur du courant.
[008] Le document W02020/016536 décrit un contrôleur haptique capable de reproduire certains sons autres qu'un piano traditionnel, l'une de ces fonctionnalités étant communément désignée par le terme « aftertouch » et dont l’élément essentiel est un dispositif d’amortissement constitué d’un corps en matériau déformable présentant deux évidements, ledit corps présentant une protubérance placée dans une rainure agencée sur une face de dessous d’une touche. Les deux évidements permettent d’absorber la compression exercée par la touche via la protubérance suivant deux profils d’amortissement différents, l’un souple, l’autre rigide. Des capteurs adaptés pour mesurer le déplacement en rotation et en translation des touches délivrent un signal en fonction de ce déplacement.
[009] Le document US7582821 divulgue un dispositif cherchant à reproduire la sensation de relâchement d’une touche d’un piano acoustique et est composé essentiellement d’un levier de pivotement, de trois interrupteurs à clés et d’un membre de charge rétractable. Lorsque le musicien enfonce une touche, celle-ci pivote autour de son axe et vient appuyer sur le levier de pivotement, qui est sensiblement aussi longue que la touche et disposé sous la touche. Le levier de pivotement vient toucher à son tour trois interrupteurs élastiques de longueurs différentes permettant de renseigner sur la profondeur de l’appui grâce à la séquence de déclenchement successif des interrupteurs. Le membre de charge rétractable va ralentir la montée du levier en fonction des informations recueillies par les interrupteurs et les capteurs de position. [0010] Dans le document US2018286605, le dispositif de génération de force réactive est composé d’un élément déformable en forme de dôme incliné présentant au sommet une surface plane dont l’inclinaison permet de recevoir de façon stable la clé qui exerce la pression.
[0011] Enfin dans le document « Réalisation d’un dispositif à retour d’effort pour simuler le toucher de diverses mécaniques de frappe des pianos », Guillaume Paillot, Quentin Desclée (2018), il est proposé un dispositif à retour d’effort composé d’un actionneur placé au niveau du pilote de la touche (zone de contact entre la touche et la mécanique de frappe) et composé de deux aimants permanents fixes et d’une bobine solidaire de la touche. Ce mode de réalisation pose un problème de stabilité à cause de sa masse et de l’inertie que confère cet agencement, plus fortes que celle d’une touche traditionnelle.
[0012] Cependant, ces dispositifs sont encombrants pour l’espace disponible et/ou coûteux et/ou ne permettent pas de reproduire suffisamment la dynamique d’une touche donnée (par exemple de piano acoustique) de manière active, sans utiliser le mécanisme à l’origine de cette dynamique, ce qui est encore plus onéreux, ou un mécanisme dérivé, qui est peu satisfaisant sur le plan du contrôle par l’utilisateur de l’instrument de musique.
OBJET DE L’INVENTION
[0013] A cet effet, et selon un premier aspect, l’invention propose un dispositif haptique de commande d’une touche d’un clavier équipant un instrument de musique électronique destiné à reproduire la sensation d’utilisation d’un instrument de musique acoustique homologue, ledit dispositif étant agencé pour être associé à une touche de l’instrument de musique électronique montée en pivotement par rapport à un bâti autour d’un axe de pivotement, la touche s’étendant dans une direction longitudinale et présentant un débattement angulaire entre une position angulaire haute, dite d’origine, et une position angulaire basse, dite de butée.
Le dispositif comprend :
- des moyens de détection pour détecter des informations de l’état dynamique de la touche,
- des moyens de calcul pour calculer, en fonction des informations de dynamique ainsi détectées, un effort résistant instantané à exercer sur ladite touche en réponse à un enfoncement de ladite touche,
- un actuateur électrique rotatif agencé pour produire l’effort résistant,
- des moyens de liaison mécanique disposés entre G actuateur électrique rotatif et la touche pour appliquer sur ladite touche ledit effort résistant, lesdits moyens de liaison mécanique comprenant au moins un élément flexible en pression et rigide en traction.
[0014] Le dispositif selon l’invention permet de reproduire la sensation d’utilisation d’un instrument de musique acoustique, par exemple un piano, tout en proposant un agencement compact, peu coûteux, présentant peu ou pas d’inertie dans son actionnement et peu ou pas d’instabilité dans sa commande. Il permet de choisir ou paramétrer une résistance à l’enfoncement de touche prédéterminée. En outre, il permet d’exercer une force d’opposition dynamique à l’enfoncement de la touche, suivant une relation dynamique prédéterminée, y compris mettant en jeu plusieurs degrés de liberté internes. Enfin, il tend à replacer la touche dans sa position d’origine, lorsque l’utilisateur cesse son appui sur la touche.
[0015] Pour ce qui précède et/ou pour la suite de la description, on entend : par touche, un organe de commande manuelle agencé pour commander l’émission d’un son lors d’un appui par un utilisateur musicien, par actuateur électrique rotatif, un dispositif ou actionneur électromagnétique en rotation, par extrémité distale de la touche, la zone d’appui ou la zone d’extrémité destinée à recevoir le ou les doigts de l’utilisateur, par extrémité proximale, l’extrémité de la touche opposée à l’extrémité distale, par retour de touche, une pièce faisant saillie depuis de la face inférieure ou face de dessous de la touche de manière qu’une face dudit retour de touche soit en vis-à-vis avec la face inférieure ou face de dessous de la touche, par exemple le retour de touche présente la forme d’un « L » dont une face de la base du retour de touche en forme de « L » soit en vis-à-vis avec la face inférieure ou face de dessous de la touche, par moyens de liaison mécanique, des moyens reliant G actuateur à la touche, lesdits moyens pouvant comprendre un ou plusieurs éléments mécaniques reliés entre eux, par un élément flexible dans une seule direction des moyens de liaison mécanique, des moyens pouvant fléchir sans présenter d’élasticité longitudinale, et/ou une flexibilité limitée (de manière générale un fil a une flexibilité très grande) et surtout unidimensionnelle ou unidirectionnelle : flexibilité nulle dans deux directions de sollicitation, par un élément flexible en pression et rigide en traction, un élément flexible agencé pour travailler en traction à la fois pour convertir le couple mécanique résistant en effort résistant appliqué en un point de ladite touche en cours d’enfoncement, et pour ramener ladite touche à sa position angulaire de repos, par terminaison, une extrémité des moyens de liaison mécanique, comme une terminaison d’ actuateur ou une terminaison de touche, et/ou une extrémité d’un élément flexible, par exemple une terminaison de câble ou une terminaison de ruban, par position angulaire haute, ou position d’origine, la position dans laquelle se trouve la touche, en butée haute, avant qu’un utilisateur ne commence à l’actionner pour obtenir un son lors d’un jeu instrumental habituel, par ruban, un élément présentant une largeur au moins trois fois supérieure à son épaisseur, par exemple une fine tôle en forme de bande, faite en métal ou en matériau polymère fibré ou composite, pouvant fléchir sans présenter d’élasticité longitudinale ni transversale autre que celle permettant une flexion ou une courbure, et présentant une résistance faible mais non négligeable à la flexion ou à l’enroulement, par câble, un câble ou l’association en parallèle de plusieurs câbles (par exemple entre 2 et 5 câbles) pouvant fléchir dans deux directions mais qui ne présentent pas d’élasticité longitudinale. [0016] De préférence, l’axe de pivotement de la touche est disposé à une extrémité proximale de ladite touche.
[0017] De préférence, les moyens de liaison mécanique sont disposés entre l’actuateur et la touche. Les moyens de liaison mécanique comprennent une terminaison d’actuateur et une terminaison de touche. Selon un mode de réalisation, les moyens de liaison mécanique comprennent une seule terminaison de touche et une seule terminaison d’actuateur.
[0018] De préférence, la terminaison de touche est fixée sur la touche en un point de touche, dit point de fixation, localisé entre d’une part, un point de réception situé à une distance au moins égale à 25% de la longueur longitudinale de ladite touche depuis l’axe de pivotement et d’autre part l’extrémité distale de la touche. Dit autrement, le point de touche peut se situer sur une zone continue s’étendant sur une distance égale à 75% de la longueur longitudinale de ladite touche depuis l’extrémité distale de ladite touche.
[0019] La fonction de l’actuateur et des moyens de liaison mécanique entre ledit actuateur et la touche consiste à exercer physiquement une force sur la touche, la force étant prescrite ou dont la relation au mouvement de la touche est prédéterminée. Suivant le point de fixation sur la touche, le couple de la force à exercer par l’actuateur sur la touche se chiffre, au maximum, au produit d’une vingtaine de newtons par le bras de levier de l’extrémité distale, en nuance fortissimo.
[0020] Selon un premier mode de réalisation, G actuateur électrique rotatif présente un axe de rotation parallèle à l’axe de pivotement de la touche.
[0021] Selon un deuxième mode de réalisation, l’actuateur électrique rotatif présente un axe de rotation parallèle à la direction longitudinale de la touche.
[0022] Selon un troisième mode de réalisation, G actuateur électrique rotatif présente un axe de rotation perpendiculaire à la direction longitudinale de la touche et à l’axe de rotation de la touche.
[0023] On entend par la position selon laquelle l’axe de rotation de l’actuateur est parallèle, ou perpendiculaire, à la direction longitudinale de la touche, une position établie lorsque la touche est au repos ou dans la position d’origine, la touche pouvant pivoter de quelques degrés lors d’un appui par un utilisateur. Dit autrement, l’axe de rotation de G actuateur et la direction longitudinale de la touche sont sensiblement parallèles ou sensiblement perpendiculaires, plus ou moins quelques degrés, et se situent dans un même plan vertical.
[0024] De préférence, G actuateur électrique rotatif est un moteur électrique à courant continu.
[0025] Avantageusement, G actuateur électrique rotatif est disposé au-dessus ou au-dessous de la touche. La disposition de l’actuateur et des moyens de liaison mécanique est agencée pour exercer une traction sur la touche de l’instrument, de manière à réaliser une résistance à l’enfoncement lorsque l’utilisateur appuie sur ladite touche et à ramener la touche dans sa position d’origine lorsque l’utilisateur n’appuie pas sur ladite touche.
[0026] Avantageusement, les moyens de liaison mécanique se situent au-dessus ou dessous de la touche. De préférence, les moyens de liaison mécanique comprennent une terminaison de touche des moyens de liaison mécanique qui est fixée sur une face supérieure ou inférieure de la touche.
[0027] On entend par face supérieure, une face orientée vers le haut lorsque l’instrument de musique électronique est disposé horizontalement, et/ou une face orientée vers l’extérieur dudit instrument. On entend par face inférieure, une face orientée vers le bas lorsque l’instrument de musique électronique est disposé horizontalement, et/ou une face orientée vers l’intérieur dudit instrument.
[0028] Les moyens de liaison mécanique comprennent des moyens de raccordement avec la touche. Les moyens de raccordement sont fixés sur la touche et sont agencés pour relier la terminaison de touche des moyens de liaison mécanique à la touche.
[0029] Les moyens de liaison mécanique comprennent au moins une pièce de raccordement correspondant à la terminaison de touche. De préférence, la pièce de raccordement est placée le plus loin possible de l’axe de pivotement de la touche. Cet éloignement permet d’exercer un couple de résistance plus important sur la touche et/ou de choisir un actuateur dans une gamme de dispositifs de courant nominal inférieur, ou de puissance inférieure, diminuant le prix et/ou l’inertie du moteur, et/ou le prix de sa commande électrique.
[0030] Par exemple, le rapport entre la distance bras de levier séparant l’axe de pivotement du point de touche où la terminaison de touche des moyens de liaison mécanique est fixée sur la touche, d’une part, et la distance bras de levier séparant l’axe de rotation de l’actuateur électrique rotatif d’un point d’actuateur, où la terminaison d’actuateur des moyens de liaison mécanique est fixée sur l’arbre de G actuateur, d’autre part, est d’au moins 10, de préférence au moins 20, avantageusement au moins 30, avantageusement au moins 40, avantageusement au moins 50.
[0031] Selon une variante de réalisation, l’actuateur électrique rotatif se situe au-dessous de la touche, par exemple au-dessus du retour de touche, ledit retour de touche étant fixé à ou agencé sur la face inférieure de la touche, par exemple dans un piano plat.
[0032] De préférence, la terminaison de touche des moyens de liaison mécanique est fixée sur une face supérieure d’un retour de touche de la touche. Les moyens de liaison mécanique comprennent une pièce de raccordement disposée sur une face supérieure du retour de touche. [0033] Avantageusement, l’actuateur électrique rotatif présente un diamètre ou une largeur inférieur(e) à la largeur moyenne d’une touche. De préférence, l’actuateur électrique rotatif présente un diamètre ou une largeur inférieur(e) à deux fois la largeur moyenne d’une touche.
[0034] Il peut en outre présenter une forme allongée longitudinalement, augmentant d’autant la longueur des conducteurs électriques et donc le couple disponible pour un courant donné dans l’actuateur.
[0035] Selon un mode de réalisation, les moyens de liaison mécanique comprennent des moyens d’assemblage comprenant une pièce d’enroulement agencée pour s’emmancher sur l’arbre de l’actuateur électrique rotatif, et une pièce de serrage en forme d’étrier présentant deux branches agencées pour entourer au moins partiellement la pièce d’enroulement.
[0036] De préférence, l’au moins un élément flexible est flexible selon une seule direction. Par exemple, l’au moins un élément flexible selon une seule direction comprend un ou plusieurs rubans ou un ou plusieurs câbles.
[0037] En premier lieu, la légère flexion de l’élément flexible selon une seule direction sert à assurer au moins en partie la compatibilité cinématique entre le mouvement de rotation de la touche et le mouvement de translation imposé par la traction de l’actuateur. La flexibilité dudit élément permet à celui-ci de s’enrouler autour de l’axe de l’actuateur. Dans le cas où les moyens de liaison mécanique comprennent deux éléments flexibles selon une seule direction, en particulier deux rubans, la compatibilité cinématique entre le mouvement de rotation de la touche et l’actuateur est réalisée par un ruban, dit ruban de touche, et l’enroulement autour de l’axe de l’actuateur est réalisé par un ruban, dit ruban d’actuateur, qui est distinct du ruban de touche, les deux rubans étant reliés entre eux.
[0038] En deuxième lieu, une flexibilité réduite (non infinie, comme l’est pratiquement celle d’un fil) sert à empêcher que l’actuateur continue de tourner lorsque la touche est bloquée ou ralentie dans son mouvement, par exemple par la butée basse. Les rebonds sont limités en nombre et en durée par l’allure très particulière de la compressibilité longitudinale d’un élément flexible selon une direction : nulle jusqu’à la limite de flambement, puis finie au-delà de la limite de flambement.
[0039] De préférence, les moyens de liaison mécanique comprennent au moins un ruban, ou au moins un câble, flexible en pression et rigide en traction ayant une terminaison distale reliée à un moyeu de l’actuateur électrique rotatif et une terminaison proximale reliée à la touche, ledit ruban étant agencé pour travailler en traction à la fois :
- (i) pour convertir le couple mécanique résistant en effort résistant appliqué en un point de ladite touche en cours d’enfoncement et
- (ii) pour ramener ladite touche à sa position angulaire de repos. [0040] L’au moins un ruban permet de réaliser la traction nécessaire pour agir sur la touche tout en permettant une légère flexion qui sert à assurer la compatibilité entre le mouvement de rotation de la touche et le mouvement de translation du ruban lorsqu’il est tiré par l’actionneur. De plus, la flexibilité finie du ruban utilisé évite ou dissipe les vibrations de rebond lorsque la touche arrive en fin de course.
[0041] De préférence, l’au moins un élément flexible en pression et rigide en traction comprend un câble flexible en pression et rigide en traction ou un ruban flexible en pression et rigide en traction.
[0042] Selon un mode de réalisation, les moyens de liaison mécanique comprennent au moins deux rubans flexibles en pression et rigides en traction.
[0043] Selon un autre mode de réalisation, les moyens de liaison mécanique comprennent au moins deux câbles flexibles en pression et rigides en traction.
[0044] Selon encore un autre mode de réalisation, les moyens de liaison mécanique comprennent au moins un ruban flexible en pression et rigide en traction et au moins un câble flexible en pression et rigide en traction.
[0045] Selon en outre un autre mode de réalisation, moyens de liaison mécanique comprennent au moins trois mbans flexibles en pression et rigides en traction.
[0046] Selon un mode de réalisation, les moyens de liaison mécanique comprennent un seul ruban, ledit ruban présentant une terminaison d’actuateur agencée pour être reliée à l’arbre de l’actuateur et une terminaison de touche, opposée à la terminaison d’actuateur, agencée pour être reliée à une touche.
[0047] Selon un mode de réalisation, les moyens de raccordement réalisent une liaison pivot entre la touche et la terminaison de touche.
[0048] Par exemple, la terminaison de touche des moyens de liaison mécanique présente une ouverture cylindrique et les moyens de raccordement comprennent un arbre de pivotement de manière que l’ouverture cylindrique peut s’emmancher sur et pivoter autour de l’arbre de pivotement. De préférence, les moyens de raccordement comprennent un arbre de pivotement amovible, dit aussi arbre de raccordement, et un corps présentant un perçage agencé pour recevoir l’arbre de pivotement amovible, ledit corps étant agencé pour être fixé sur une touche et comprenant une fente selon un plan transversal à l’axe du perçage de manière à aligner l’ouverture cylindrique de la terminaison de touche des moyens de liaison mécanique au perçage et à insérer l’arbre amovible dans le perçage et l’ouverture.
[0049] Selon une variante de réalisation, ledit perçage présente, selon sa section transversale, la forme d’un trou oblong de manière que l’arbre de raccordement puisse se translater latéralement. De préférence, la longueur la plus longue du trou oblong est supérieure d’au moins 20% par rapport à la largeur (ou longueur la plus petite) du trou oblong.
[0050] Selon un autre mode de réalisation, les moyens de liaison mécanique comprennent au moins deux éléments flexibles en pression et rigide en traction comprenant au moins deux rubans flexibles en pression et rigides en traction, et une pièce de jonction disposée entre les deux mbans, ladite pièce de jonction présentant deux plans de réception de ruban opposés et perpendiculaires l’un par rapport à l’autre pour recevoir les terminaisons des deux rubans.
[0051] Par exemple, les moyens de liaison mécanique comprennent deux rubans, un ruban d’actuateur agencé pour être relié à l’arbre de l’actuateur et un ruban de touche agencé pour être relié à la touche, et une pièce de jonction disposée entre les deux rubans et prévue pour recevoir les terminaisons des rubans disposés de manière orthogonale.
[0052] Selon un mode de réalisation particulier, les moyens de liaison mécanique comprennent trois éléments flexibles, deux éléments flexibles d’actuateur agencé pour être relié à l’arbre de l’actuateur et un élément flexible de touche agencé pour être relié à la touche, et une pièce de jonction disposée entre l’élément de touche et les deux éléments flexibles d’actuateur, ladite pièce de jonction étant agencée pour recevoir les terminaisons des trois rubans. De préférence, les deux éléments flexibles d’actuateur sont reliés à la circonférence de l’arbre de l’actuateur en deux points diamétralement opposés .
[0053] De préférence, la pièce de jonction présente deux plans de réception de ruban opposés et perpendiculaires l’un par rapport à l’autre pour recevoir les deux rubans.
[0054] Selon un mode de réalisation, la pièce de jonction présente deux fentes opposées et perpendiculaires l’une par rapport à l’autre pour recevoir les deux rubans, de manière à être disposée entre les deux rubans. Chaque fente présente une épaisseur supérieure ou égale à l’épaisseur d’un ruban.
[0055] Selon un autre mode de réalisation, la pièce de jonction comprend deux parties de jonction disposées perpendiculairement l’une à l’autre, chaque partie de jonction présentant une face de réception pour attacher un ruban. Par exemple, la pièce de jonction comprend deux plaques s’étendant dans la même direction verticale. Les plaques sont disposées perpendiculairement l’une à l’autre, chaque plaque étant percée pour recevoir un moyen de fixation d’un ruban.
[0056] Avantageusement, on utilisera donc des rubans dont l’épaisseur centrale est augmentée par rapport à l’épaisseur près des pièces de jonction, ou bien des rubans courts, afin d’augmenter à la fois la limite de flambement et de diminuer la compressibilité au-delà de la limite de flambement. De préférence, l’épaisseur centrale est augmentée par rapport à l’épaisseur de la portion du ruban qui ne s’enroule pas sur l’arbre de l’actuateur. [0057] Selon des variantes de réalisation, combinables avec un ou plusieurs rubans ou un câble, les moyens de liaison mécanique comprennent une pièce de renvoi.
[0058] De préférence, les moyens de liaison mécanique comprennent au moins deux éléments flexibles, un élément flexible d’actuateur agencé pour être relié à l’arbre de l’actuateur et un élément flexible de touche agencé pour être relié à la touche, et une pièce de renvoi présentant un axe de pivotement, ladite pièce de renvoi étant disposée entre deux éléments flexibles , ladite pièce de renvoi étant agencée pour réaliser une trajectoire non rectiligne des moyens de liaison mécanique.
[0059] Selon un mode de réalisation particulier, les moyens de liaison mécanique comprennent trois rubans, un ruban d’actuateur agencé pour être relié à l’arbre de l’actuateur, un premier ruban de touche, une pièce de jonction disposée entre le ruban d’actuateur et le premier ruban de touche, un deuxième ruban de touche agencé pour être relié à la touche, et une pièce de renvoi disposée entre le premier ruban de touche et le deuxième ruban de touche et prévue pour recevoir les terminaisons des rubans s’étendant de manière orthogonale.
[0060] Par exemple, la pièce de renvoi est une poulie ou une pièce d’actionnement à levier en forme de « L ».
[0061] Selon une première variante de réalisation, la pièce de renvoi est une poulie fixe ou tournante, de manière qu’un ruban ou un câble soit en contact avec ladite poulie. En fonctionnement selon une disposition particulière de la poulie, la poulie effectue un quart de tour, ou le ruban ou le câble parcourt un quart de la circonférence de la poulie fixe. De préférence, les moyens de liaison mécanique comprennent en outre une contre-poulie ou guide d’axe parallèle à l’axe de la poulie. La contre-poulie ou le guide est disposé(e) près de la poulie de manière que le ruban ou le câble soit en contact simultanément avec la poulie d’une part, et la contre-poulie ou le guide d’autre part.
[0062] Selon une deuxième variante de réalisation, les moyens de liaison mécanique comprennent une pièce d’actionnement à levier. Par exemple la pièce d’actionnement à levier présente la forme d’un « L » ou d’une équerre. La pièce d’actionnement à levier comprend un axe de rotation au point de croisement des deux branches du « L » ou des deux branches de l’équerre. Selon un mode de réalisation, la pièce d’actionnement en « L » est disposée sous la touche et est reliée près du retour de touche.
[0063] De manière optionnelle, la pièce d’actionnement à levier peut réaliser une pièce de jonction. Une ou les deux extrémités de ladite pièce peuvent comprendre une fente telle que définie au-dessus pour la pièce de jonction.
[0064] De manière non exhaustive, il est présenté les différents modes de réalisation comprenant une combinaison de caractéristiques proposées ci-dessus : [0065] - l’actuateur électrique rotatif présente un axe de rotation parallèle à l’axe de la touche, les moyens de liaison mécanique comprenant un câble ou un ruban reliant l’actuateur à la touche ;
[0066] - l’actuateur électrique rotatif présente un axe de rotation parallèle à l’axe de la touche, les moyens de liaison mécanique comprenant un câble ou un ruban reliant l’actuateur à la touche, et une pièce de renvoi entre l’actuateur et la touche afin de modifier la trajectoire dudit câble ou dudit ruban, la pièce de renvoi présentant un axe de pivotement parallèle à l’axe de la touche ;
[0067] - l’actuateur électrique rotatif présente un axe de rotation parallèle à l’axe de la touche, les moyens de liaison mécanique comprenant deux éléments flexibles, pouvant être deux câbles ou deux rubans ou un câble et un ruban, reliant l’actuateur à la touche, et une pièce de renvoi présentant un axe de pivotement parallèle à l’axe de la touche, les deux éléments flexibles étant séparés par la pièce de renvoi ;
[0068] - l’actuateur électrique rotatif présente un axe de rotation parallèle à la direction longitudinale de la touche, les moyens de liaison mécanique comprenant un câble reliant l’actuateur à la touche ;
[0069] - l’actuateur électrique rotatif présente un axe de rotation parallèle à la direction longitudinale de la touche, les moyens de liaison mécanique comprenant un ruban reliant l’actuateur à la touche, et des moyens de raccordement comprenant un perçage de section à forme de trou oblong de manière à réaliser un jeu de fonctionnement dans une direction parallèle à la direction longitudinale de la touche ;
[0070] - l’actuateur électrique rotatif présente un axe de rotation parallèle à la direction longitudinale de la touche, les moyens de liaison mécanique comprenant deux rubans reliant l’actuateur à la touche, et une pièce de jonction étant disposée entre les deux rubans ;
[0071] - l’actuateur électrique rotatif présente un axe de rotation perpendiculaire à la direction longitudinale de la touche et à l’axe de rotation de la touche, les moyens de liaison mécanique comprenant deux éléments flexibles, les deux éléments flexibles pouvant être un ou deux câbles ou deux rubans ou un ruban et un câble, reliant l’actuateur à la touche, et une pièce de renvoi présentant un axe de pivotement parallèle à l’axe de la touche, les deux éléments flexibles étant séparés par la pièce de renvoi, la pièce de renvoi pouvant être en outre une pièce de jonction en présence d’un ou deux rubans ;
[0072] - l’actuateur électrique rotatif présente un axe de rotation perpendiculaire à la direction longitudinale de la touche et à l’axe de rotation de la touche, les moyens de liaison mécanique comprenant deux éléments flexibles, les deux éléments flexibles pouvant être deux rubans ou un ruban et un câble, reliant l’actuateur à la touche, et une pièce d’actionnement à levier en forme de « L » présentant un axe de pivotement parallèle à l’axe de la touche, les deux éléments flexibles étant séparés par la pièce d’actionnement à levier, la pièce d’actionnement à levier comprenant, à l’extrémité destinée à relier le ruban d’actionneur, un perçage de section à forme de trou oblong de manière à réaliser un jeu de fonctionnement dans une direction parallèle à la direction longitudinale de la touche ;
[0073] - l’actuateur électrique rotatif présente un axe de rotation perpendiculaire à la direction longitudinale de la touche et à l’axe de rotation de la touche, les moyens de liaison mécanique comprenant deux rubans reliant l’actuateur à la touche, une pièce de jonction étant disposée entre les deux rubans, et une pièce de renvoi en particulier une poulie, en plus de la pièce de la jonction, présentant un axe de pivotement parallèle à l’axe de la touche, la pièce de renvoi étant disposée de manière à être en contact du ruban de touche afin de modifier sa trajectoire ;
[0074] - l’actuateur électrique rotatif présente un axe de rotation perpendiculaire à la direction longitudinale de la touche et à l’axe de rotation de la touche, les moyens de liaison mécanique comprenant trois rubans, ou deux rubans et un câble, reliant l’actuateur à la touche, une pièce de jonction étant disposée entre les deux premiers rubans, et une pièce de renvoi en particulier une pièce d’actionnement à levier, en plus de la pièce de la jonction, présentant un axe de pivotement parallèle à l’axe de la touche, la pièce d’actionnement à levier étant disposée entre le deuxième ruban et le troisième ruban ou câble.
[0075] Selon un autre mode de réalisation particulier, les moyens de liaison mécanique comprennent au moins deux rubans, un ruban d’actuateur agencé pour être relié à l’arbre de l’actuateur et un ruban de touche agencé pour être relié à la touche, une pièce de jonction disposée entre les deux rubans, et prévue pour recevoir les terminaisons des rubans disposés de manière orthogonale l’un par rapport à l’autre, et une poulie sur laquelle le ruban de touche coopère.
[0076] Selon d’autres variantes de réalisation, l’actuateur électrique rotatif présente un axe de rotation perpendiculaire à la direction longitudinale de la touche et à l’axe de rotation de la touche, et déporté par rapport à un plan passant par l’épaisseur de la touche. Dans ces cas, les pièces de renvoi présentent un axe de pivotement parallèle à la direction longitudinale de la touche. Selon cette configuration, il est présenté les différents modes de réalisation comprenant une combinaison de caractéristiques proposées ci-dessous :
[0077] - les moyens de liaison mécanique comprenant deux éléments flexibles, les deux éléments flexibles pouvant être deux câbles ou deux rubans ou un ruban et un câble, reliant l’actuateur à la touche, et une pièce de renvoi séparant les deux éléments flexibles, la pièce de renvoi pouvant être une poulie ou une pièce d’actionnement à levier en forme de « L », dans le cas d’un ruban d’actionneur et d’une pièce d’actionnement à levier en forme de « L » celle-ci pouvant comprendre à l’extrémité destinée à relier le ruban d’actionneur, un perçage de section à forme de trou oblong de manière à réaliser un jeu de fonctionnement dans une direction parallèle à l’axe de pivotement de la touche, et/ou dans le cas d’un ruban de touche, les moyens de liaison mécanique comprenant des moyens de raccordement comprenant un perçage de section à forme de trou oblong de manière à réaliser un jeu de fonctionnement dans une direction parallèle à la direction longitudinale de la touche ;
[0078] - les moyens de liaison mécanique comprenant deux rubans reliant l’actuateur à la touche, une pièce de jonction séparant les rubans et une poulie présentant un axe de pivotement parallèle à la direction longitudinale de la touche et étant disposée de manière à être en contact du ruban de touche afin de modifier sa trajectoire ;
[0079] - les moyens de liaison mécanique comprenant trois éléments flexibles, pouvant être trois rubans ou deux rubans et un câble, reliant l’actuateur à la touche, une pièce de jonction séparant les premier et deuxième rubans et/ou une pièce de jonction séparant les deuxième et troisième mbans, une poulie présentant un axe de pivotement parallèle à la direction longitudinale de la touche et étant disposée de manière à être en contact d’un ruban afin de modifier sa trajectoire, et une pièce d’actionnement à levier en forme de « L » séparant des deux éléments flexibles, les moyens de liaison mécanique comprenant des moyens de raccordement comprenant un perçage de section à forme de trou oblong de manière à réaliser un jeu de fonctionnement dans une direction parallèle à la direction longitudinale de la touche ;
[0080] - les moyens de liaison mécanique comprenant quatre rubans reliant l’actuateur à la touche, une pièce de jonction séparant les premier et deuxième rubans et/ou une pièce de jonction séparant les troisième et quatrième mbans, et une pièce d’actionnement à levier en forme de « L » séparant des deuxième et troisième mbans.
[0081] Selon un mode de réalisation, les moyens de liaison mécanique comprennent au moins deux mbans, au moins un mban d’actuateur agencé pour être relié à l’arbre de l’actuateur et au moins un mban de touche agencé pour être relié à la touche, et une pièce d’actionnement à levier disposée entre les deux mbans et prévue pour recevoir les terminaisons des mbans disposés de manière orthogonale.
[0082] Par exemple chaque mban présente les dimensions suivantes :
- mban d’actuateur :
- longueur comprise entre 25 et 50 millimètres, de préférence comprise entre 15 et 40 millimètres, de préférence supérieure à 15 millimètres,
- largeur comprise entre 5 et 10 millimètres, et
- épaisseur de 0,05 millimètre,
- mban de touche :
- longueur comprise entre 15 et 30 millimètres, de préférence comprise entre 5 et 30 millimètres, de préférence supérieure à 5 millimètres, de préférence supérieure à 10 millimètres,
- largeur comprise entre 5 et 10 millimètres, et
- épaisseur de 0,05 millimètre. [0083] De préférence les moyens de liaison mécanique sont des moyens de liaison métalliques. Les rubans d’actuateur et de touche peuvent être des rubans d’actuateur et de touche métalliques.
[0084] Le matériau des rubans comprend ou est constitué de métal (acier, de préférence de l’acier inoxydable, ou aluminium), ou d’un matériau polymère fibré ou composite, et/ou du textile en fibre synthétique, par exemple le kevlar (marque déposée).
[0085] Les mbans permettent de réaliser la traction nécessaire pour agir sur la touche tout en permettant une légère flexion assurant la compatibilité entre la rotation de la touche et le mouvement de translation du ruban de touche lorsqu’il est tiré par l’actionneur. Une deuxième fonction, assurée par la flexibilité limitée des rubans, consiste, lorsque la touche est ralentie, à limiter la course de l’actionneur entraîné par son inertie propre. Ils permettent d’éviter ou de dissiper les vibrations de rebond. En outre, la liaison par ruban flexible ne présente pas l’inconvénient du jeu mécanique et présente l’avantage de posséder une configuration d’équilibre stable lors du relâchement de l’effort de traction.
[0086] Selon un autre mode de réalisation, le dispositif haptique comprend une butée d’actuateur disposée en périphérie de l’arbre de rotation de l’actuateur ou autour dudit arbre de rotation, de manière à contrôler le débattement angulaire de l’arbre de rotation de l’actuateur, en particulier si les moyens de liaison mettent en œuvre des câbles. Par exemple, la butée peut être disposée sur l’arbre de rotation de l’actuateur ou à proximité dudit arbre, par exemple disposée de manière tangentielle. Selon un mode de réalisation, la butée présente la forme d’un cylindre. La butée d’actuateur est placée à proximité immédiate des moyens de liaison ou de l’actuateur. De préférence la butée d’actuateur est atteinte au moment où la touche atteint la position de butée.
[0087] La présence de l’au moins un élément flexible en pression et rigide en traction et/ou la présence de la butée d’actuateur constituent des moyens mécaniques de contrôle du déplacement des moyens de liaison mécanique. Lesdits moyens de contrôle permettent de contrôler le débattement angulaire de l’arbre de rotation de l’actuateur en fonction du débattement angulaire de la touche. Ils permettent en outre d’éviter des déplacements de moyens de liaison non désirés ou des déplacements excessifs.
[0088] Avantageusement, les moyens mécaniques de contrôle du déplacement des moyens de liaison mécanique sont de nature mécanique et sont situés à proximité immédiate des moyens de liaison et de l’actuateur, lesdits moyens ayant pour fonction de conserver aux moyens de liaison et à l’actionneur la configuration géométrique qu’ils ont dans l’absolu et par rapport à la touche au moment où la traction cesse.
[0089] De préférence, les moyens mécaniques de contrôle du déplacement des moyens de liaison mécanique sont l’au moins un élément flexible. L’utilisation de rubans permet en grande partie d’assurer cette fonction de restauration géométrique grâce à sa configuration d’équilibre naturelle, stable.
[0090] Une liaison par fil, en particulier n’ayant pas de configuration naturelle d’équilibre stable, présente les inconvénients d’une difficulté de fixation et d’une complication de la limitation de la course du moteur qui doit être assurée par d’autres moyens : butée d’actuateur ou moyens électriques de contrôle de position.
[0091] De manière complémentaire, l’actuateur peut être commandé selon un fonctionnement quatre quadrants , pour participer au contrôle des moyens de liaison mécanique et empêcher le moteur de tourner sur son élan.
[0092] De préférence, le dispositif hap tique comprend en outre des moyens de maintien en position haute de la touche. On entend par maintien en position haute, le maintien en position d’origine. Les moyens de maintien en position haute permettent également de rappeler la touche en position d’origine lorsque l’utilisateur n’exerce pas d’appui sur la touche. En particulier les moyens de maintien en position haute peuvent être indépendants de l’actuateur électrique rotatif. Par exemple, les moyens de maintien en position haute peuvent comprendre au moins un ressort, au moins deux aimants permanents, ou un actuateur de maintien parcouru par un courant en permanence lorsque la touche, ainsi équipée, n’est pas utilisée.
[0093] Selon un autre mode de réalisation, les moyens de calcul peuvent commander G actuateur électrique rotatif pour réaliser la fonction de maintien en position haute via les moyens de liaison mécanique. De préférence, les moyens de calcul comprennent des moyens de commande quatre quadrants pour actionner G actuateur électrique.
[0094] Les moyens de détection sont agencés et configurés pour détecter ou mesurer la position et/ou l’accélération de la touche associée ou l’effort appliqué par l’utilisateur sur ladite touche associée. Ils permettent de renseigner l’algorithme de calcul mis en œuvre par les moyens de calcul.
[0095] De préférence, les moyens de détection de la touche comprennent des capteurs de cinématique de la touche. Les capteurs sont par exemple du type capteur de position, capteur de mouvement, capteur d’accélération, capteur de vitesse angulaire.
[0096] Les moyens de détection de la touche comprennent des capteurs d’effort, par exemple du type jauge de contrainte.
[0097] Selon un mode de réalisation, les moyens de détection de la touche comprennent deux capteurs.
[0098] Selon une variante de réalisation, les moyens de détection sont placés sous la touche, de préférence sur la face inférieure de la touche. [0099] Selon un autre mode de réalisation, les moyens de détection comprennent un moyen de mesure du courant de l’actuateur.
[00100] Les moyens de calcul comprennent de préférence un microprocesseur intégré sur carte autonome, une interface de contrôle et un logiciel comprenant un modèle mathématique de la dynamique du mécanisme de l’instrument réel que l’on cherche à reproduire.
[00101] De préférence, les moyens de calcul comprennent un module d’actuateur intégrant un modèle mécanique de commande d’au moins une touche d’au moins un instrument de musique acoustique. Ledit module intègre le modèle mathématique de la dynamique du mécanisme de l’instrument réel que l’on cherche à reproduire. Ledit module intègre aussi le modèle mathématique de la dynamique du mécanisme du clavier numérique servant à reproduire l’instrument réel, en l’absence de commande électrique. De préférence, les moyens de calcul comprennent un module d’actuateur intégrant un modèle mécanique de commande d’au moins une touche du clavier décrit ici, lorsque l’actuateur associé ne reçoit aucun courant électrique. Ledit module intègre le modèle mathématique de la dynamique du mécanisme du clavier servant à reproduire l’instrument réel, rendu passif par l’absence de commande électrique. Ledit module intègre également un modèle mathématique de la dynamique de la touche, des moyens de liaison et de l’actionneur, en l’absence de commande électrique.
[00102] Concernant le modèle mathématique de la dynamique du mécanisme de l’instrument réel que l’on cherche à reproduire, on se référera par exemple à la publication « Non-smooth model of the grand piano action » de Anders Thorin (https://pastel.archives- ouvertes.fr/pastel-00939493).
[00103] Selon un deuxième aspect, l’invention propose un clavier d’instrument de musique électronique à retour haptique comprenant au moins une touche et au moins un dispositif haptique, chaque touche étant associée à un dispositif selon l’une ou plusieurs des caractéristiques du premier aspect.
[00104] Selon un troisième aspect, l’invention propose un instrument de musique électronique, par exemple un piano électronique, comprenant au moins un dispositif haptique selon l’une ou plusieurs des caractéristiques du premier aspect ou comprenant un clavier selon le deuxième aspect.
[00105] De préférence, l’instrument de musique électronique comprend plusieurs dispositifs haptiques. Les dispositifs haptiques sont disposés les uns à côté des autres. Selon un mode de réalisation, les dispositifs haptiques sont disposés de manière que les actuateurs électriques rotatifs sont disposés parallèlement les uns à côté des autres. [00106] Selon un quatrième aspect, l’invention propose un procédé de commande d’un instrument de musique électronique comprenant au moins un dispositif hap tique selon l’une ou plusieurs des caractéristiques du premier aspect.
[00107] Le procédé vise à commander, en fonction d’un mouvement donné d’un utilisateur sur une touche et mesuré par les moyens de détection d’appui, l’au moins un actuateur électrique rotatif associé à ladite touche de manière à exercer un effort de retenue prédéterminé à l’encontre de l’effort d’appui de l’utilisateur. Cet effort de retenue correspond sensiblement à un effort qu’opposerait la touche d’un instrument traditionnel ou acoustique homologue pour obtenir le même mouvement, et ainsi d’émuler des dynamiques de mécanismes d’instruments traditionnels.
[00108] Le procédé de commande comprend au moins les étapes suivantes :
- une étape de détection de l’appui d’un utilisateur sur la touche par les moyens de détection,
- une étape de commande en temps réel de G actuateur pour exercer une force de traction sur la touche de façon à résister à l’effort d’appui, ou pour exercer une force de traction de façon à ramener la touche dans sa position d’origine.
[00109] Les moyens de détection mesurent de manière périodique la position et/ou l’accélération de la touche puis transmettent ces informations aux moyens de calcul. Les moyens de calcul calculent les efforts générés dans un mécanisme d’instrument réel à partir d’un modèle mathématique de la dynamique dudit mécanisme.
[00110] Les moyens de calcul doivent posséder une capacité de calcul suffisante pour simuler le modèle de la touche en temps réel. Le temps de cycle (Mesures/Calcul/Actionnement) est contraint et défini par le mouvement de la touche de piano. La fréquence d’échantillonnage est par exemple de 2 kHz. Pour des valeurs inférieures, la simulation de la touche de piano traditionnel présente des instabilités. Les moyens de calcul sont par exemple un ordinateur.
[00111] De préférence, afin de transmettre les informations entre les différents composants , les moyens de calcul comprennent en outre : une électronique de puissance, une électronique de signal, des cartes de calcul basé sur un modèle de simulation temps réel, un concentrateur MIDI (abréviation de Musical Instrument Digital Interface) dit interface numérique d'instrument de musique, un routeur.
[00112] Les moyens de calcul ont pour fonction de traiter les signaux mesurés, effectuer en temps réel le calcul des dynamiques du clavier traditionnel et de la touche numérique (simulation) et d’élaborer la commande à appliquer à l’actuateur. [00113] Les moyens de calcul calculent le courant ou la tension à appliquer à l’actuateur, à partir d’un modèle dynamique de l’instmment de musique à simuler et des mesures en temps réel provenant des moyens de détection.
[00114] Le procédé de commande selon 1 ’ invention permet ainsi d ’ émuler ou simuler des dynamiques de mécanismes :
- réglables et modifiables à peu de frais ;
- différentes, sur le même clavier mais se référant à des instruments différents, par exemple clavecin, pianoforte, clavicorde ou orgues ;
- qui n’existent pas dans des instruments acoustiques mais que l’on pourrait souhaiter, par exemple concernant les pianos modernes à touches légères , cela permettrait par exemple un meilleur contrôle par de très jeunes apprentis pianistes ;
- qui n’existent pas en raison de problèmes physiques, du type touches sans frottements secs, point d’échappement du marteau extrêmement rapproché du point d’impact sur la corde, et qui sont souhaitables pour différentes raisons, par exemple plus grande facilité de contrôle du jeu en nuance piano, plus grande vitesse de répétition possible, mais dont l’adoption éventuelle pose éventuellement quelques problèmes épistémologiques.
[00115] Les cartes de calcul effectuent en temps réel les calculs pour émuler la dynamique des touches d’un clavier traditionnel, via le traitement des signaux issus des capteurs, et la mesure des circuits d’électronique de puissance associés aux actuateurs et via éventuellement l’application d’algorithmes de contrôle du signal d’effort, visant à corriger certaines imperfections du système par exemple les délais .
[00116] Selon une configuration préférée dans laquelle un actuateur est associé à une seule touche, le procédé de commande prévoit une commande en boucle fermée de l’au moins un actuateur électrique rotatif de manière que ledit au moins un actuateur exerce une force variable dans le temps, suivant la commande donnée par le calculateur en temps réel et relayée par une électronique de puissance.
[00117] Chaque carte de calcul fournit les codes MIDI correspondant aux notes jouées sur les touches qu’elle contrôle, à l’aide d’un circuit électronique. Les codes sont transformés en signaux obéissant à la norme MIDI. Les signaux des différentes cartes de calcul sont transmis à un concentrateur MIDI (interne ou externe), lequel envoie à l’ordinateur (cas des prototypes autonomes) ou au piano numérique les codes MIDI nécessaires à la synthèse sonore. Pour les prototypes autonomes, l’ordinateur effectue la synthèse sonore au moyen d’un logiciel de synthèse sonore, par exemple le logiciel Pianoteq (marque déposée).
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
[00118] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée de l’invention qui va suivre en référence aux figures annexées et dans lesquelles :
• La figure 1 est une vue schématique de profil d’un dispositif haptique de commande selon un premier mode de réalisation associé à une touche d’un piano droit électronique, le dispositif comprenant un moteur électrique et des moyens de liaison mécanique du type rubans métalliques entre le moteur et une face supérieure de la touche, l’axe de rotation du moteur étant parallèle à la direction longitudinale de la touche ;
• La figure 2a est une vue schématique de profil conforme à la figure 1 représentant de manière exagérée le déplacement de la touche et des moyens de liaison mécanique, la figure 2a illustrant la position d’origine ;
• La figure 2b est une vue schématique de profil conforme à la figure 1 représentant de manière exagérée le déplacement de la touche et des moyens de liaison mécanique, la figure 2b illustrant une position de butée lors de l’appui d’un utilisateur ;
• La figure 3a est une vue en perspective de trois dispositifs haptiques de commande selon le premier mode de réalisation, chaque dispositif comprenant des moyens de liaison mécanique selon un mode de réalisation ;
• La figure 3b est une vue de détail de la figure 3 a dans la zone présentant les arbres de rotation des actuateurs, chaque dispositif comprenant une butée d’actuateur disposée à proximité de l’arbre de rotation respectif ;
• La figure 4a est une vue schématique de profil d’un dispositif hap tique de commande selon un deuxième mode de réalisation, dans lequel le moteur se situe au-dessous de la face inférieure de la touche et les moyens de liaison mécanique se situent au-dessus de la face supérieure du retour de touche d’un piano plat, l’axe de rotation de l’actuateur étant parallèle à la direction longitudinale de la touche ;
• La figure 4b est une vue en coupe d’un exemple de réalisation d’un dispositif haptique conforme à la figure 4a ;
• La figure 4c est une vue en perspective d’un exemple de réalisation d’un dispositif haptique qui est une variante du mode de réalisation représenté par la figure 4a ;
• La figure 4d est une vue en perspective d’une variante de réalisation de la figure précédente ;
• La figure 5a est une vue schématique en perspective d’un dispositif haptique de commande selon un troisième mode de réalisation, dans lequel le moteur et les moyens de liaison mécanique se situent au-dessus de la face supérieure d’une touche, l’axe de rotation de l’actuateur étant perpendiculaire à la direction longitudinale et à l’axe de pivotement de la touche, les moyens de liaison mécanique comprenant en outre une poulie coopérant avec le ruban de touche ;
• La figure 5b est une vue conforme à la figure 5a, et comprenant en outre une contre- poulie dont la surface périphérique est en contact avec le ruban de touche, ladite contre- poulie étant disposé de manière sensiblement tangentielle à la poulie ;
• La figure 5c est une vue schématique en perspective d’un dispositif haptique de commande selon un quatrième mode de réalisation, dans lequel le moteur et les moyens de liaison mécanique se situent au-dessus de la face supérieure d’une touche, l’axe de rotation de l’actuateur étant perpendiculaire à la direction longitudinale et à l’axe de pivotement de la touche, les moyens de liaison mécanique comprenant en outre une équerre en rotation et un ruban supplémentaire situé entre le ruban d’actuateur et l’équerre ; • La figure 6a est une vue schématique de profil d’un dispositif hap tique de commande selon un cinquième mode de réalisation, dans lequel le moteur se situe au-dessous de la face inférieure de la touche et les moyens de liaison mécanique sont reliés à la face supérieure du retour de touche d’un piano plat, l’axe de rotation de l’actuateur étant perpendiculaire à la direction longitudinale et à l’axe de pivotement de la touche, les moyens de liaison mécanique comprenant en outre une poulie, le guide de ruban de touche pouvant être placé à proximité immédiate de la poulie n’est pas représenté ;
• La figure 6b est une vue schématique de profil d’un dispositif haptique de commande selon un sixième mode de réalisation, dans lequel le moteur se situe au-dessous de la face inférieure de la touche et les moyens de liaison mécanique sont reliés à la face supérieure du retour de touche d’un piano plat, l’axe de rotation de l’actuateur étant perpendiculaire à la direction longitudinale et à l’axe de pivotement de la touche, les moyens de liaison mécanique comprenant en outre une équerre en rotation et un ruban supplémentaire situé entre l’équerre et le ruban d’actuateur, celui-ci étant guidé par une série de double-guides à axes verticaux ;
• La figure 6c est une vue en coupe d’un exemple de réalisation d’un dispositif haptique conforme à la figure 6b, comprenant en outre des guides de ruban d’actuateur ;
• La figure 6d est une vue en perspective partielle d’un dispositif haptique de commande selon une variante de réalisation comprenant une butée d’actuateur disposée à proximité de l’arbre de rotation de l’actuateur, la figure 6d montrant l’état dans lequel les moyens d’assemblage du ruban d’actuateur sont en contact avec ladite butée ;
• La figure 6e est une vue de profil d’un exemple de réalisation d’un dispositif haptique qui est une variante des modes de réalisation représentés par les figures 6a, 6b et 6c, comprenant une roue de treuil ;
• La figure 7 est une vue en perspective de moyens d’assemblage selon un mode de réalisation ;
• La figure 8a est une vue en perspective d’un exemple de réalisation de la pièce de jonction entre deux rubans ;
• La figure 8b est une vue en perspective d’un autre exemple de réalisation de la pièce de jonction entre deux rubans ;
• La figure 9a est une vue en perspective d’un exemple de réalisation d’une pièce de raccordement ;
• La figure 9b est une vue en perspective d’un autre exemple de réalisation d’une pièce de raccordement ;
• La figure 10 représente un schéma électrique d’un dispositif haptique de commande ;
• La figure 11 représente un diagramme de calcul des efforts de retenue en fonction des dynamiques des instruments traditionnels ou acoustiques ;
• La figure 12 est une vue schématique en perspective d’un dispositif haptique de commande selon un septième mode de réalisation associé à une touche d’un piano droit électronique, le dispositif comprenant un moteur électrique et des moyens de liaison mécanique comprenant un seul ruban métallique entre le moteur et une face supérieure de la touche, l’axe de rotation du moteur étant parallèle à l’axe de pivotement de la touche ;
• La figure 13 est une vue schématique en perspective de quatre dispositifs haptiques de commande, deux dispositifs haptiques de commande étant conformes au précédent mode de réalisation et deux dispositifs haptiques de commande selon un huitième mode de réalisation, dans lequel chaque dispositif comprend un moteur situé au-dessous de la face inférieure de la touche associée et des moyens de liaison mécanique reliant un retour de touche de la touche associée, les moyens de liaison mécanique comprenant un seul ruban métallique entre le moteur et une face du retour de touche de la touche, l’axe de rotation du moteur étant parallèle à l’axe de pivotement de la touche, l’un des deux dispositifs comprenant en outre une poulie de renvoi ;
• La figure 14 est une vue schématique en perspective d’un dispositif hap tique de commande selon un neuvième mode de réalisation associé à une touche d’un piano droit électronique, le dispositif comprenant un moteur électrique et des moyens de liaison mécanique comprenant un seul ruban métallique entre le moteur et une face supérieure de la touche, l’axe de rotation du moteur étant parallèle à la direction longitudinale de la touche, les moyens de liaison mécanique comprenant des moyens de raccordement agencés pour réaliser un jeu de fonctionnement selon la direction longitudinale ;
• La figure 15 est une vue en perspective des moyens de raccordement conforme à la figure 14 présentant un perçage selon un axe perpendiculaire à la direction longitudinale de la touche ;
• La figure 16 est une vue en perspective de trois dispositifs haptiques de commande selon un dixième mode de réalisation, chaque dispositif comprenant des moyens de liaison mécanique selon un mode de réalisation particulier comprenant deux éléments flexibles d’actuateur par dispositif ;
• La figure 17 est une vue en perspective d’un dispositif hap tique de commande selon un onzième mode de réalisation, qui est une variante du mode de réalisation précédent.
[00119] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires des différents modes de réalisation sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L’INVENTION
[00120] Les figures 1, 2a et 2b représentent un premier mode de réalisation d’un dispositif haptique de commande 1 d’un instrument de musique électronique. L’instrument, par exemple un piano comme illustré aux figures 3a et 16, est un instrument de musique composé d'un clavier comportant plusieurs touches, dont une seule touche est représentée aux figures 1 , 2a et 2b.
[00121] Le dispositif haptique et la touche K sont vus de profil, la touche étant représentée par un rectangle horizontal. La touche K illustre une touche de piano. Elle est montée en pivotement autour de l’axe de pivotement Al par rapport à un bâti, par exemple le châssis d’un clavier, voir figure 3a et 16. L’axe de pivotement Al est représenté par deux traits en pointillé perpendiculaires l’un à l’autre représentant une cible, sur un disque représentant un arbre de rotation. L’axe de pivotement Al est représenté sous la touche K près d’une première extrémité, dite proximale, de ladite touche, à gauche des figures 1, 2a et 2b. Près d’une deuxième extrémité, dite extrémité distale, opposée à la première extrémité, et au-dessus de la face supérieure Kl de ladite touche, il est représenté un doigt d’un utilisateur de l’instrument de musique, uniquement visible sur la figure 1.
[00122] Sous la touche, près de l’extrémité distale, le dispositif haptique comprend des moyens de détection et/ou de mesure 30 d’appui et de mouvement de la touche par l’utilisateur. En référence à la figure 1 , les moyens de détection et/ou de mesure comprennent deux capteurs de mouvement 31, 32, par exemple des accéléromètres. Ils sont agencés pour mesurer les mouvements de la touche et pour transmettre ces informations aux moyens de calcul, dits aussi moyens d’asservissement et de contrôle, du dispositif haptique, non représenté.
[00123] Le dispositif haptique de commande 1 comprend un actuateur électrique rotatif 10. De préférence ledit actuateur est un moteur électrique à courant continu dont l’arbre moteur s’étend le long de l’axe Bl. Le moteur est disposé relativement à la touche K de manière que l’axe de rotation B 1 est parallèle à la direction longitudinale KO de la touche K, en particulier en position d’origine, et que ladite direction KO et l’axe Bl sont alignés verticalement. Dans ce mode de réalisation, l’axe de rotation Bl est sensiblement horizontal.
[00124] En référence aux figures 1, 2, 3a et 16, le dispositif haptique de commande comprend en outre des moyens de liaison mécanique 20 reliant l’arbre du moteur 10 à la face supérieure Kl de la touche. Les moyens de liaison mécanique 20 comprennent plusieurs éléments ou pièces reliées les unes après les autres : des moyens d’assemblage 25 (non visible sur les figures 1 et 2), un ruban d’ actuateur 24 (deux mbans d’ actuateur 24a, 24b sur la figure 16), une pièce de jonction 23, un ruban de touche 22 et des moyens de raccordement 21.
[00125] Les moyens d’assemblage permettent de relier le ruban d’actuateur à l’arbre de rotation du moteur électrique, voir figures 3a et 3b. Par exemple, en référence à la figure 7, les moyens d’assemblage 25 comprennent une pièce d’enroulement 25e et une pièce de serrage 25s, ou étrier présentant deux branches. La pièce d’enroulement présente un alésage agencé pour être emmanché sur l’arbre de rotation du moteur électrique, voir figures 3a et 3b. Elle présente en outre une portion rectangulaire s’étendant radialement par rapport à l’alésage, portion dans laquelle est réalisée une fente pour permettre l’emmanchement. La pièce de serrage 25s présente une forme en « U » pour chevaucher la portion rectangulaire de la pièce d’enroulement 25e. La pièce de serrage comprend, dans une de ses branches, un taraudage agencé pour être perpendiculaire à la portion rectangulaire de la pièce d’enroulement. Lorsque le ruban d’actuateur est fixé, celui-ci est plaqué entre une face intérieure de la pièce de serrage et une première face extérieure de la portion rectangulaire, voir figures 3a et 3b. La face opposée à la première face reçoit l’extrémité d’une vis qui est montée dans le taraudage de la pièce de serrage. L’action de vissage permet à la fois de refermer la fente de la portion rectangulaire de la pièce d’enroulement pour serrer celle-ci sur l’arbre moteur et plaquer jusqu’au serrage la terminaison du ruban d’actuateur. [00126] Le ruban d’actuateur 24 se situe entre les moyens d’assemblage 25 et la pièce de jonction 23. Le ruban d’actuateur s’étend verticalement et de manière tangentielle à l’arbre de rotation du moteur.
[00127] Le ruban de touche 22 se situe entre la pièce de jonction 23 et les moyens de raccordement 21. Le mban de touche s’étend verticalement et selon un plan parallèle au plan transversal à la touche, en particulier en position d’origine.
[00128] Selon un autre mode de réalisation et en référence à la figure 16, qui sera décrite par ses différences par rapport à la figure 3a, les moyens de liaison mécanique 20 comprennent un couple de rubans d’actuateur 24a et 24b. Chaque ruban 24a, 24b relie l’actuateur 10 à la pièce de jonction. Les deux rubans sont fixés, par l’intermédiaire de moyens d’assemblage 25 en forme de manchon, à la circonférence de l’arbre de l’actuateur 10. Les terminaisons d’actuateur des rubans 24a, 24b sont disposées de manière diamétralement opposée. Le ruban d’actuateur 24a est relié directement entre la pièce de jonction et l’actuateur. Le ruban d’actuateur 24b est relié entre la pièce de jonction et l’actuateur par l’intermédiaire d’une roue 11. La roue 11 est positionnée de manière surélevée par rapport à l’actuateur de manière que le ruban 24b s’enroule autour de la roue 11 avant d’être fixé en un point de la circonférence de l’actuateur qui est sensiblement diamétralement opposé au point d’ accroche de la terminaison d’actuateur du ruban 24a. Cet agencement permet, lors de l’actionnement de l’actuateur, d’exercer une double traction de sens opposé autour de l’arbre de l’actuateur. Les rubans d’actuateurs 24a et 24b sont disposés de manière sensiblement symétrique par rapport à un plan à la fois parallèle à l’axe de l’actuateur et la direction longitudinale de la touche associée au dispositif comprenant lesdits rubans .
[00129] Selon une variante de réalisation représentée par la figure 17, l’actuateur comprend deux demi-arbres 111, 112 et les moyens de liaison mécanique 20 comprennent un seul ruban d’actuateur 24 qui passe entre les deux demi-arbres de l’arbre moteur avant d’être relié à la roue 11. Chaque demi-arbre présente le long de son axe longitudinale une face rectangulaire dont un côté correspond au diamètre d’un arbre et une face courbe correspondant à une demi-cylindre circulaire. La jonction des demi-arbres permet d’obtenir un arbre.
[00130] Le ruban (ou le câble) traverse l’arbre de l’actuateur (moteur) entre deux demi- axes pincés ensemble sur l’axe du moteur grâce à la pièce de serrage comprenant de deux demi- cylindres serrés l’un à l’autre, par exemple par deux vis.
[00131] Les deux extrémités du ruban (ou du câble) se rejoignent sur la touche. De la sorte, les deux extrémités du ruban (ou du câble) exercent la même force sur la touche (et ces forces s’ajoutent), mais exercent aussi des forces de signes opposés sur l’axe du moteur. En conséquence, une force est exercée sur la touche et un couple de forces de résultante nulle est exercé sur le moteur.
[00132] Pour que la force exercée sur la touche permette de tirer droit dans l’axe vertical sans dévier transversalement, un organe intermédiaire de changement de direction, par exemple une poulie ou une roue 11 , est utilisé. [00133] En référence à la figure 8a, la pièce de jonction 23 comprend deux fentes 26, 27 opposées et perpendiculaires l’une par rapport à l’autre pour recevoir les terminaisons des deux rubans 22, 24. La pièce de jonction réalise la fonction de convertisseur d’orientation de ruban. Une première extrémité de la pièce de jonction présente la fente 26 agencée pour recevoir la terminaison du ruban d’actuateur 24, et une deuxième extrémité, opposée à la première extrémité, présente la fente 27 agencée pour recevoir la terminaison du ruban de touche 22.
[00134] Selon un autre mode de réalisation de la pièce de jonction représentée à la figure 8b, la pièce de jonction 23 comprend deux plaques s’étendant dans la même direction verticale. Les plaques sont disposées perpendiculairement l’une à l’autre, chaque plaque étant percée pour recevoir un moyen de fixation d’un ruban.
[00135] Enfin, les moyens de raccordement 21 sont fixés sur la face supérieure Kl (sur les figures 1, 2a et 2b) de la touche K. En référence à la figure 9a, les moyens de raccordement présentent la forme de deux tiges : une tige de liaison 21a et une tige de touche 21b. La tige de liaison 21a comprend à une extrémité, dite extrémité de fente, une fente agencée pour recevoir une terminaison de ruban de touche. Ladite fente est dirigée selon un plan qui est parallèle au plan transversal de la touche. La tige de touche comprend un corps fileté agencé pour s’insérer dans un taraudage réalisé dans la touche. La tige de touche comprend un corps creux pour recevoir une extrémité de la tige de liaison, opposée à l’extrémité de fente. La paroi périphérique du corps creux comprend un taraudage s’étendant radialement afin de recevoir une vis permettant de verrouiller la position de la tige de liaison dans la tige de touche.
[00136] Selon un autre mode de réalisation représenté à la figure 9b, les moyens de raccordement 21 comprennent deux plaques disposées perpendiculairement l’une à l’autre et selon des directions différentes. Une première plaque s’étend horizontalement pour être fixée à la touche K et la deuxième plaque s’étend verticalement pour être reliée au ruban de touche. Chaque plaque comprend un perçage pour le passage d’une vis.
[00137] En référence à la figure 1, les moyens de raccordement sont positionnés sur la touche, en un point de touche situé à distance égale à 25% de la distance longitudinale de la touche depuis l’axe de pivotement Al. De préférence, le point de touche se situe entre le milieu de la touche et l’extrémité distale de la touche. De manière préférentielle, ils sont fixés le plus loin possible de l’axe de pivotement Al.
[00138] Par exemple, les moyens de raccordement sont disposés sur la touche de manière que le point de touche se situe à une distance d’au moins 50 millimètres, de préférence d’au moins 100 millimètres, avantageusement au moins 150 millimètres de l’axe de pivotement. Les moyens d’assemblage, en particulier la pièce d’enroulement, sont disposés sur l’axe du moteur de manière que le point d’actuateur se situe à une distance de 3 millimètres de l’axe du moteur. Dans le cas de ces dernières indications (150 et 3 millimètres), le rapport de réduction de déplacement angulaire entre le moteur et la touche, ou rapport de multiplication du couple, est égal à 50. [00139] De préférence, chaque fente, ou chaque trou des pièces de liaison, est associée à un moyen de fixation, par exemple une vis. Par exemple, il est réalisé un taraudage s’étendant radialement ou perpendiculairement à l’axe de la pièce afin de recevoir une vis.
[00140] En référence à la figure 2a, la touche K se situe dans une position sensiblement horizontale ou surélevée. Lors d’un appui sur la face supérieure Kl et près de l’extrémité distale de la touche, celle-ci est pivotée de sorte que l’extrémité distale s’abaisse et le ruban de touche 22 s’incline et fléchit du fait du pivotement de la touche, voir figure 2b. Le ruban d’actuateur 24 se déroule en restant vertical tout en étant retenu par le moteur électrique 10 qui est alimenté en courant de manière à reproduire la dynamique d’un mécanisme de clavier d’un instrument acoustique (ou tout autre dynamique préalablement déterminée). Chaque moteur est commandé en courant. Lors de l’appui, le couple du moteur permet de freiner la descente de la touche (fonctionnement générateur). Lors du relâchement, la même commande en courant permet de remonter la touche (fonctionnement moteur). Le couple généré par le moteur garde toujours le même signe, seul le sens de rotation change entre l’appui et le relâchement de la touche (fonctionnement deux quadrants). La figure 10 représente le schéma de l’électronique de puissance du dispositif. Selon un autre mode de réalisation, les moyens de calcul peuvent commander l’actuateur de manière à réaliser, moyennant les modifications ad hoc du schéma de l’électronique de puissance, un fonctionnement quatre quadrants.
[00141] En référence aux figures 3a et 3b, il est montré la disposition de moteurs électriques dans le cas d’un clavier comprenant plusieurs touches, en particulier les touches noires et blanches d’un piano. Les moteurs électriques sont disposés de manière que les arbres de rotation sont agencés selon deux rangées horizontales et décalées de manière que les moyens de liaison mécanique soient alignés.
[00142] Les figures 4a et 4b représentent un deuxième mode de réalisation qui sera décrit par ses différences par rapport au précédent.
[00143] La touche représentée correspond à une touche d’un piano plat, ladite touche comprenant un retour de touche R s’étendant sous la touche à partir de l’extrémité distale de manière à former un « L ». Dans ce cas, l’actuateur électrique rotatif et les moyens de liaison mécanique se situent au-dessus de la face supérieure K2 du retour de touche. La distance séparant la face supérieure K2 du retour de touche de la face inférieure K3 est par exemple égale à 45 millimètres. En référence à la figure 4a, les moyens de raccordement sont fixés sur la face supérieure K2 du retour de touche. En référence à la figure 4b, la terminaison du ruban de touche est fixée sur la face transversale distale du retour de touche R.
[00144] Selon une variante de réalisation représentée par la figure 4b, la face inférieure K3 de la touche peut présenter un évidement, par exemple de forme concave, afin de recevoir en partie l’actuateur. Cette caractéristique permet de proposer un dispositif encore plus compact. [00145] Selon une autre variante de réalisation représentée par la figure 4c, et qui sera décrit par ses différences par rapport à la figure 4a, le dispositif comprend une tige filetée disposée à l’extrémité de l’arbre moteur de l’actuateur. De préférence, la tige filetée est une vis V.
[00146] En outre, le dispositif comprend un doigt d’accrochage P disposé sur le retour de touche. Le doigt se situe au-dessus de la tige filetée, de préférence sensiblement parallèle à l’arbre moteur ou à la tige filetée. Selon le mode de réalisation représenté, le doigt d’accrochage présente une forme cylindrique et est fixé sur une face perpendiculaire à la face supérieure Kl .
[00147] De plus, les moyens de liaison mécanique 20 comprennent deux câbles, un câble 24cl reliant l’extrémité distale du retour de touche à la tige filetée, et un câble 24c2 reliant la tige filetée au doigt d’accrochage.
[00148] En fonctionnement, le retour de touche R et le doigt d’accrochage P sont solidaires en translation, par exemple verticale selon le mode de réalisation représenté, lorsque la touche descend ou monte. La vis V est solidaire de l’axe de l’actuateur et est rotative selon l’axe géométrique de l’arbre moteur. La tige filetée, en particulier la vis V, ne se translate pas.
[00149] De préférence, les moyens de liaison mécanique 20 comprennent un seul câble 24c présentant deux brins 24c 1 et 24c2. Dans ce dernier cas, le câble 24c est en enroulé selon une ou plusieurs spires autour de la vis V et est fixée sur ladite vis afin d’empêcher le câble de glisser. Par exemple, le câble 24c est fixé sur la vis ou la tige filetée par collage. De préférence, les brins ou portions de câbles 24c 1 et 24c2 ressortent du même côté de la tige filetée ou la vis V. Le rôle de du brin de câble 24c2 (dont l’extrémité est solidaire de la touche) est de bloquer la rotation de l’actuateur en stoppant son élan lorsque la touche arrive en butée basse. Le brin de câble 24c2 n'exerce de force que lors de l'arrêt de la touche, ne servant que de retenue au moteur. En fonctionnement et lors d’un appui sur la touche, le brin de câble 24c2 s’enroule autour de la vis V et le brin de câble 24c 1 se déroule de la vis V.
[00150] Selon encore une autre variante de réalisation représentée par la figure 4d, et qui sera décrite par ses différences par rapport à la variante précédente. Le dispositif comprend en outre une poulie ou roue 121 et un câble 24d comprenant deux brins 24dl et 24d2. Selon la figure 4d, la poulie 121 est disposée au-dessus de la vis V et est fixée sur le bâti de l’actuateur, l’axe de ladite poulie 121 étant sensiblement parallèle à l’axe de l’actuateur. Le câble 24d parcourt sensiblement la moitié circonférence de la poulie 121 et s’enroule en partie autour de la tige filetée ou la vis V. Le brin de câble 24dl reliant l’extrémité distale du retour de touche à la poulie 121 en tangentant, sans contact, la tige filetée ou vis V, et le brin de câble 24d2 reliant la poulie 121 à la tige filetée ou vis V. Le point de raccordement de l’extrémité distale du brin 24d2 est fixé sur la périphérie de la tige filetée en un point diamétralement opposé au point de raccordement de l’extrémité distale du brin de câble 24c2. En référence à la figure 4d, les points de raccordement sont en outre décalés axialement. Comme dans la variante précédente, les brins 24c 1 et 24c2 sont fixés à la tige filetée ou la vis V du même côté ou décalé axialement le long d’une ligne périphérique de ladite vis V.
[00151] En fonctionnement et lors d’un appui de la touche, le brin de câble 24c2 s’enroule autour de la vis V et la longueur dudit brin diminue, le brin de câble 24d2 se déroule de la vis V, le brin de câble 24c 1 se déroule de la vis V et la longueur dudit brin augmente, et la longueur du brin de câble 24dl augmente. Les deux câbles 24c et 24d exercent un couple de forces opposées sur l'axe de l’actuateur, tout en proposant des forces qui s'ajoutent sur le retour de touche. C'est la fonction du câble 24d qui tire sur la touche comme le brin 24c 1 , mais, grâce à la poulie de renvoi 121 tire sur le moteur dans la direction opposée à celle du brin 24cl, tout en le faire tourner l’actuateur dans le même sens.
[00152] La figure 5a représente un troisième mode de réalisation qui sera décrit par ses différences par rapport au premier mode de réalisation. Le moteur électrique 10 se situe au- dessus de la touche K et est fixé au bâti (non visible sur la figure). L’axe de rotation B1 du moteur électrique est perpendiculaire à la direction longitudinale de la touche K. Le ruban d’actuateur 24 s’étend horizontalement et de manière tangentielle à l’arbre de rotation du moteur. Par simplification, les moyens d’assemblage, les moyens de jonction et les moyens de raccordement ne sont pas représentés ici. Les moyens de liaison mécanique comprennent en outre une poulie 28 dont l’axe de rotation est parallèle à l’axe de pivotement Al. La poulie est reliée au bâti, non visible sur la figure. La poulie permet de recevoir, sur sa circonférence, le ruban de touche 22 le long de son trajet. Entre la pièce de jonction et ladite poulie, la partie de ruban de touche s’étend sensiblement horizontalement. Entre la poulie et les moyens de raccordement, la partie de ruban de touche s’étend sensiblement verticalement. Selon une variante de réalisation représentée par la figure 5b, le dispositif comprend en outre une contre- poulie 51 présentant la forme d’un cylindre et est disposée de manière tangentielle à la poulie 28. La contre-poulie est en contact ou quasi-contact avec le ruban de touche 22. La contre- poulie permet de guider et/ou contrôler le déplacement du ruban de touche et ainsi maintenir le ruban de touche sur la périphérie de la poulie 28. La contre-poulie empêche le ruban de touche de décoller de la poulie.
[00153] La figure 5c représente un quatrième mode de réalisation qui sera décrit par ses différences par rapport au précédent mode de réalisation. Les moyens de liaison mécanique comprennent, en remplacement de la poulie 28, une équerre 29 dont l’axe de rotation Cl est parallèle à l’axe de pivotement Al. L’axe Cl de l’équerre est relié au bâti, non visible sur la figure. L’équerre permet de recevoir le ruban de touche 22 le long de son trajet. Le ruban de touche 22 comprend un premier ruban de touche 22b et un deuxième ruban de touche 22a. Entre la pièce de jonction et ladite équerre, le premier ruban de touche 22b s’étend sensiblement horizontalement. Entre l’équerre et les moyens de raccordement, le deuxième ruban de touche 22a s’étend sensiblement verticalement.
[00154] La figure 6a représente un cinquième mode de réalisation qui sera décrit par ses différences par rapport au troisième mode de réalisation. La touche représentée correspond à une touche d’un piano plat, ladite touche comprenant un retour de touche R, comme le deuxième mode de réalisation. Le moteur électrique 10 se situe au-dessous de la touche K. L’axe de rotation B1 du moteur est perpendiculaire à la direction longitudinale de la touche et perpendiculaire à l’axe de pivotement Al. Les moyens de liaison mécanique s’étendent sous la face inférieure K3 de la touche. La poulie 28 se situe entre la face supérieure du retour R de touche et la face inférieure K3 de la touche. Les moyens de raccordement, non visibles sont fixés sur la face supérieure K2 du retour de touche.
[00155] La figure 6b représente un sixième mode de réalisation qui sera décrit par ses différences par rapport au précédent mode de réalisation. La poulie 28 est remplacée par l’équerre 29, dont la disposition par rapport aux mbans de touche et d’actuateur est similaire ou identique au quatrième mode de réalisation.
[00156] Selon une variante de réalisation représentée par la figure 6c, qui sera décrit par ses différences par rapport au précédent mode de réalisation, l’actuateur 10 est disposé près de l’axe de pivotement Al. Le dispositif comprend en outre un des guides de ruban 61 permettant de guider le déplacement du ruban d’actuateur 24. Chaque guide de ruban comprend une paire de tiges espacées l’une de l’autre de manière que le ruban puisse se translater entre celles-ci, voir aussi la figure 6d.
[00157] En référence à la figure 6d représentant une variante de réalisation pouvant être intégrée dans tous les précédents modes de réalisation, les moyens de liaison mécanique comprennent en outre une butée d’actuateur 42 disposée près de l’arbre de rotation de l’actuateur de manière à restreindre le débattement angulaire dudit arbre. La butée 42 présente une forme cylindrique et est fixée sur un bâti. La butée 42 est prévue pour limiter la rotation de l’arbre de rotation de l’actuateur par l’intermédiaire des moyens d’assemblage 25.
[00158] Selon une variante de réalisation représentée par la figure 6e, le dispositif comprend une roue 291 et un galet 292 agencés de manière coaxiale, le diamètre de la roue 291 étant supérieur au diamètre du galet, par exemple au moins trois fois supérieur. L’ensemble roue 291 et galet 292 est disposé à proximité du retour de touche de manière que le ruban de touche 22 soit relié au galet 292 et à l’extrémité distale du retour de touche. Par rapport aux précédents modes de réalisation, le ruban d’actuateur 24 est remplacé par un câble 24e présentant deux brins 24el, dit brin inférieur, et 24e2, dit brin supérieur. De préférence, le câble 24e est fixé à la roue 291, permettant en particulier de limiter ou d’éviter le glissement du câble au contact avec la périphérie de la roue.
[00159] En outre, l’actuateur 10 est disposé près de l’axe de pivotement Al, l’axe de rotation de l’actuateur étant sensiblement perpendiculaire à l’axe de pivotement Al. L’actuateur comprend deux arbres de rotation, un arbre supérieur et un arbre inférieur, chaque arbre de rotation étant disposé à une extrémité axiale de l’actuateur. Le câble 24e présente une extrémité reliée à l’arbre supérieur, s’étend jusqu’à la roue 291 de manière à former le brin supérieur 24e2, parcourt sensiblement la moitié de la circonférence de la roue 291 , s’étend jusqu’à l’arbre inférieur de manière à former le brin inférieur 24e 1 et est relié audit arbre inférieur. Une extrémité de 24el s’enroule sur la partie inférieure de l’axe de l'actionneur. Les extrémités sont enroulées dans un sens giratoire différent : lorsqu’une extrémité s’enroule, l’autre déroule. [00160] En fonctionnement lors de l’appui de la touche, le retour de touche descend également, la traction du ruban de touche 22 entraîne la rotation dans le sens anti-horaire de l’ensemble galet et roue 291 de manière à agir en traction sur le brin de câble 24e 1 et dérouler ce dernier de l’arbre inférieur, entraînant alors l’actuateur, lequel exerce un effort résistif. Cette variante de réalisation permet d’obtenir un très grand rapport entre l’angle de rotation de l’actuateur et l’angle de rotation de la touche, ce rapport permettant de faire diminuer d’autant le couple demandé à l’actionneur par rapport à celui à exercer sur la touche.
[00161] La figure 12 représente un septième mode de réalisation qui sera décrit par ses différences par rapport au premier mode de réalisation. Le moteur électrique 10 se situe au- dessus de la face supérieure Kl de la touche, l’axe de rotation du moteur s’étendant parallèlement à l’axe de pivotement Al de la touche. Les moyens de liaison mécanique comprennent un seul ruban qui réalise à la fois le ruban d’actuateur 24 et le ruban de touche 22. Les moyens d’assemblage 25 sont conformes aux moyens d’assemblage des figures 3a et 3b. Les moyens de raccordement 21 sont conformes au moyen de raccordement de la figure 9b. La partie supérieure de la figure 13 représente deux dispositifs haptiques conformes à la figure 12 et qui sont reliés à des touches blanches. Les deux actuateurs associés aux touches blanches sont situés au-dessus des touches, sont superposés et décalés l’un par rapport à l’autre.
[00162] En référence à la partie inférieure de la figure 13, il est représenté un huitième mode de réalisation qui sera décrit par ses différences par rapport au précédent mode de réalisation. Les touches noires représentées comprennent respectivement un retour de touche R s’étendant sous la touche de manière à former un « L ». Dans ce cas, l’actuateur électrique rotatif et les moyens de liaison mécanique se situent au-dessus de la face supérieure K2 du retour de touche. Les actuateurs associés aux touches noires sont situés sous les touches et décalés l’un par rapport à l’autre. Les moyens de raccordement sont fixés sur la face frontale de l’extrémité du retour de touche. La terminaison du ruban de touche est fixée sur la face transversale distale du retour de touche R.
[00163] Selon une variante de réalisation visible sur la partie inférieure de la figure 13, les moyens de liaison mécanique comprennent une poulie de renvoi 28 disposée entre le retour de touche R et le moteur électrique 10.
[00164] Le mode de réalisation de la figure 13 propose un agencement particulier pour résoudre les problèmes d’encombrement posés par la disposition transversale d’ actuateurs dont la longueur vaut plusieurs fois la largeur moyenne de touche. La figure donne une vue en perspective de quatre touches, dont trois sont associées à des actuateurs et des moyens de liaison en configuration AxRl et la touche noire du premier plan, à un actuateur et des moyens de liaison en configuration AxRIPxRl. Les axes des actuateurs sont parallèles à l’axe de rotation des touches et les moyens de liaison sont réduits à un seul ruban et ses pièces d’accroche.
[00165] La figure 14 représente un neuvième mode de réalisation qui sera décrit par ses différences par rapport au premier mode de réalisation. Les moyens de liaison mécanique comprennent un seul ruban qui réalise à la fois la fonction du ruban d’actuateur 24 et du ruban de touche 22. Les moyens d’assemblage 25 sont conformes aux moyens d’assemblage des figures 3a et 3b. Le ruban est relié à la touche par des moyens de raccordement 21 spécifiques. En référence à la figure 15, les moyens de raccordement sont une pièce de raccordement 21 comprenant un corps à partir duquel deux plaques parallèles s’étendent perpendiculairement à la direction longitudinale de la touche et perpendiculairement à l’axe de pivotement de la touche, les plaques étant espacées l’une de l’autre de manière à définir une fente. La fente présente une largeur permettant l’insertion de la terminaison de touche du ruban. Les plaques présentent respectivement un perçage dont l’axe s’étend parallèlement à l’axe de pivotement de la touche, les perçages étant coaxiaux. En outre, la terminaison de touche comprend une ouverture. Les moyens de raccordement comprennent un arbre de raccordement agencé pour s’insérer dans les perçages et l’ouverture. Selon un mode de réalisation particulier, chaque perçage présente, selon sa section transversale, la forme d’un trou oblong de manière que l’arbre de raccordement puisse se translater latéralement. De préférence, la longueur la plus longue du trou oblong est supérieure d’au moins 20% par rapport à la largeur (ou longueur la plus petite) du trou oblong. La forme oblongue du trou permet de réaliser un jeu de fonctionnement dans une direction parallèle à la direction longitudinale de la touche.
[00166] En référence à la figure 11, il est illustré le procédé de calcul des efforts de retenue d’un instrument traditionnel ou acoustique afin d’en simuler la dynamique.
[00167] Les différentes phases de la simulation sont décrites ci-dessous :
- initialisation : étape préliminaire dans laquelle on initialise la géométrie et les coefficients du système ;
- mesure : on récupère les mesures de la position et de l’accélération de la touche à l’instant courant ; un filtrage étant appliqué pour réduire le bruit de mesure ; on calcule la vitesse de la touche ;
- mise à jour de la géométrie : on met à jour la position des éléments du système avec la mesure de l’instant courant et le résultat de la résolution des équations à l’instant précédent ;
- calcul des moments des forces : les moments des efforts de contact, des poids, des forces dues aux ressorts et les couples de frottement visqueux sont calculés en parallèle ;
- estimation des couples de frottement sec dans les articulations et aux contacts entre les pièces : ce calcul nécessite tout ce qui est décrit précédemment pour être mené à bien ;
- calcul de la solution de chacun des systèmes d’équations qui représentent d’une part, la dynamique du système mécanique que l’on cherche à émuler (clavier d’un instrument acoustique ou autre), et d’autre part, la dynamique de l’interface haptique que l’on a adoptée, en l’absence de commande électrique.
[00168] L’invention est décrite dans ce qui précède à titre d’exemple. Il est entendu que l’homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l’invention sans pour autant sortir du cadre de l’invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif haptique de commande (1) d’une touche d’un clavier équipant un instrument de musique électronique destiné à reproduire la sensation d’utilisation d’un instrument de musique acoustique homologue, ledit dispositif étant agencé pour être associé à une touche (K) de l’instrument de musique électronique montée en pivotement par rapport à un bâti autour d’un axe de pivotement (Al) , la touche s’étendant dans une direction longitudinale et présentant un débattement angulaire entre une position angulaire haute, dite d’origine, et une position angulaire basse, dite de butée, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend :
- des moyens de détection (30) pour détecter des informations de l’état dynamique de la touche,
- des moyens de calcul pour calculer, en fonction des informations de dynamique ainsi détectées, un effort résistant instantané à exercer sur ladite touche en réponse à un enfoncement de ladite touche,
- un actuateur électrique rotatif (10) agencé pour produire l’effort résistant,
- des moyens de liaison mécanique (20) disposés entre G actuateur électrique rotatif et la touche pour appliquer sur ladite touche ledit effort résistant, lesdits moyens de liaison mécanique comprenant au moins un élément flexible en pression et rigide en traction.
2. Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel G actuateur électrique rotatif présente un axe de rotation parallèle à l’axe de pivotement (Al) de la touche.
3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel G actuateur électrique rotatif présente un axe de rotation parallèle à la direction longitudinale de la touche.
4. Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel G actuateur électrique rotatif présente un axe de rotation perpendiculaire à la direction longitudinale de la touche et à la l’axe de rotation de la touche.
5. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel l’extrémité de touche est fixée sur une face supérieure (Kl) ou inférieure (K3) de la touche.
6. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel les moyens de liaison mécanique (20) comprennent une terminaison de touche qui est fixée sur une face supérieure (K2) d’un retour de touche de la touche.
7. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les moyens de liaison mécanique (20) comprennent une terminaison d’actuateur et une terminaison de touche, la terminaison de touche étant fixée sur la touche, dans lequel le rapport entre :
- la distance bras de levier séparant l’axe de pivotement (Al) d’un point de touche où la terminaison de touche des moyens de liaison mécanique est fixée sur la touche, d’une part, et
- la distance bras de levier séparant l’axe de rotation de l’actuateur électrique rotatif d’un point d’actuateur, où la terminaison d’actuateur des moyens de liaison mécanique est fixée sur l’arbre de l’actuateur d’autre part, est d’au moins 10.
8. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les moyens de liaison mécanique (20) comprennent au moins deux rubans flexibles en pression et rigides en traction.
9. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel les moyens de liaison mécanique (20) comprennent au moins deux câbles flexibles en pression et rigides en traction.
10. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel les moyens de liaison mécanique (20) comprennent au moins un ruban flexible en pression et rigide en traction et au moins un câble flexible en pression et rigide en traction.
11. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel les moyens de liaison mécanique (20) comprennent au moins trois rubans flexibles en pression et rigides en traction.
12. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel l’au moins un élément flexible en pression et rigide en traction est un câble flexible en pression et rigide en traction ou un ruban flexible en pression et rigide en traction.
13. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel les moyens de liaison mécanique (20) comprennent au moins deux éléments flexibles comprenant au moins deux rubans flexibles en pression et rigides en traction, et une pièce de jonction (23) disposée entre les deux rubans, ladite pièce de jonction présentant deux plans de réception de ruban opposés et perpendiculaires l’un par rapport à l’autre pour recevoir les terminaisons des deux rubans.
14. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 11 , dans lequel les moyens de liaison mécanique (20) comprennent trois éléments flexibles, deux éléments flexibles d’actuateur (24a, 24b) agencé pour être relié à l’arbre de l’actuateur (10) et un élément flexible de touche (22) agencé pour être relié à la touche, et une pièce de jonction disposée entre l’élément de touche et les deux éléments flexibles d’actuateur, ladite pièce de jonction étant agencée pour recevoir les terminaisons des trois rubans.
15. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 11 , dans lequel les moyens de liaison mécanique (20) comprennent au moins deux éléments flexibles, un élément flexible d’actuateur (24) agencé pour être relié à l’arbre de l’actuateur (10) et un élément flexible de touche (22) agencé pour être relié à la touche, et une pièce de renvoi présentant un axe de pivotement, ladite pièce de renvoi étant disposée entre deux éléments flexibles, ladite pièce de renvoi étant agencée pour réaliser une trajectoire non rectiligne des moyens de liaison mécanique.
16. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel les moyens de liaison mécanique (20) comprennent trois rubans, un ruban d’actuateur (24) agencé pour être relié à l’arbre de l’actuateur (10), un premier ruban de touche (22b), une pièce de jonction (23) disposée entre le ruban d’actuateur et le premier ruban de touche (22b), un deuxième ruban de touche (22a) agencé pour être relié à la touche, et une pièce de renvoi disposée entre le premier ruban de touche (22b) et le deuxième ruban de touche (22a) et prévue pour recevoir les terminaisons des rubans s’étendant de manière orthogonale.
17. Dispositif selon la revendication 15 ou 16, dans lequel la pièce de renvoi est une poulie ou une pièce d’actionnement à levier en forme de « L ».
18. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, comprenant une butée d’actuateur (42) disposée en périphérie de l’arbre de rotation de l’actuateur ou autour dudit arbre de rotation, de manière à contrôler le débattement angulaire de l’arbre de rotation de l’actuateur.
19. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les moyens de calcul comprennent un module d’actuateur intégrant un modèle mécanique de commande d’au moins une touche d’au moins un instrument de musique acoustique.
20. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les moyens de calcul comprennent des moyens de commande quatre quadrants pour actionner l’actuateur électrique.
21. Clavier d’instmment de musique électronique à retour haptique comprenant au moins une touche et au moins un dispositif haptique de commande selon l’une des revendications précédentes, chaque touche étant associée à un dispositif haptique de commande.
22. Instrument de musique électronique, par exemple un piano électronique, comprenant au moins un dispositif haptique (1) selon l’une des revendications 1 à 20.
23. Procédé de commande d’un instrument de musique électronique comprenant au moins un dispositif haptique de commande (1) selon l’une des revendications 1 à 20, le procédé comprenant :
- une étape de détection de l’appui d’un utilisateur sur la touche par les moyens de détection,
- une étape de commande en temps réel de l’actuateur pour exercer une force de traction sur la touche de façon à résister à l’effort d’appui, ou pour exercer une force de traction de façon à ramener la touche dans sa position d’origine.
24. Procédé de commande selon la revendication précédente, dans lequel les moyens de détection mesurent de manière périodique la position et/ou l’accélération de la touche puis transmettent ces informations aux moyens de calcul, les moyens de calcul calculant les efforts générés dans un mécanisme d’instrument réel à partir d’un modèle mathématique de la dynamique dudit mécanisme.
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