FR2934080A1 - Dispositif de commande a retour haptique et procede de commande correspondant - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de commande à retour haptique comportant : - une plaque de support (3) pour transmettre un retour haptique à un doigt d'un utilisateur dans une zone de déplacement dudit doigt, - un capteur de déplacement (5) dudit doigt dans ladite zone, - au moins un actionneur (7) relié à ladite plaque (3) pour générer le retour haptique dans ladite zone en fonction d'un signal issu dudit capteur (5), - une unité de traitement (9) reliée audit capteur (5) pour déterminer le sens d'un déplacement élémentaire (dU) dudit doigt à partir des signaux issus dudit capteur (5), caractérisé en ce que l'unité de traitement (9) est en outre configurée pour moduler au moins un paramètre de commande de l'actionneur (7) en fonction des composantes du déplacement élémentaire (dU), de manière que la résultante de l'effet vibratoire généré par l'actionneur (7) soit ressentie par le doigt selon une même direction (dR) et sensiblement à contresens de la direction du déplacement élémentaire (dU). L'invention concerne également un procédé de commande à retour haptique (100) pour la mise en oeuvre d'un dispositif de commande tel que décrit précédemment.
Description
Dispositif de commande à retour haptique et procédé de commande correspondant La présente invention concerne un dispositif de commande à retour haptique comportant une plaque de support apte à transmettre un retour haptique, tel qu'une vibration, à un utilisateur par exemple après la modification ou la sélection d'une commande. L'invention concerne également un procédé de commande correspondant. On connaît déjà des dispositifs de commande à retour haptique comportant des vibreurs (tels que des vibreurs de type voice coil en anglais) dans lesquels un aimant coulisse à l'intérieur d'une bobine ou une bobine coulisse autour d'un aimant pour transmettre une vibration à une surface tactile du dispositif.
On connaît également d'autres dispositifs de commande, comportant un actionneur dans lequel un induit coulisse entre deux bobines. L'alimentation alternée des bobines permet d'attirer l'induit vers l'une ou l'autre des bobines, créant ainsi un effet oscillant pouvant générer une vibration. Les actionneurs sont reliés à la plaque pour générer un retour haptique dans une 15 zone de déplacement du doigt d'un utilisateur en fonction de la détection d'une commande. Toutefois, il peut arriver que le doigt suive une trajectoire de commande pour laquelle la vibration est peu ou mal ressentie par l'utilisateur. Le but de la présente invention est donc de proposer un dispositif de commande à retour haptique et un procédé de commande correspondant qui ne présentent pas les 20 inconvénients de l'état de la technique. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de commande à retour haptique comportant : une plaque de support pour transmettre un retour haptique à un doigt d'un utilisateur dans une zone de déplacement dudit doigt, 25 - un capteur de déplacement dudit doigt dans ladite zone, au moins un actionneur relié à ladite plaque pour générer le retour haptique dans ladite zone en fonction d'un signal issu dudit capteur, une unité de traitement reliée audit capteur pour déterminer le sens d'un déplacement élémentaire dudit doigt à partir des signaux issus dudit capteur, 30 caractérisé en ce que l'unité de traitement est en outre configurée pour moduler au moins un paramètre de commande de l'actionneur en fonction des composantes du déplacement élémentaire, de manière que la résultante de l'effet vibratoire généré par BRT0276FR (SFR5125) l'actionneur soit ressentie par le doigt selon une même direction et sensiblement à contresens de la direction du déplacement élémentaire. Selon une ou plusieurs caractéristiques du dispositif prise seule ou en combinaison, - le paramètre de commande est modulé de manière que l'actionneur se déplace avec une vitesse plus élevée à contresens du déplacement élémentaire que dans le sens du déplacement élémentaire, le paramètre de commande est l'amplitude du courant d'alimentation appliqué aux bornes de l'actionneur, ladite plaque présente une forme prédéfinie et l'unité de traitement est configurée pour piloter l'actionneur en fonction du sens dudit déplacement élémentaire, le dispositif comporte un premier et un deuxième actionneurs reliés à ladite plaque et l'unité de traitement est configurée pour déterminer également la direction dudit déplacement élémentaire à partir des signaux issus dudit capteur, chaque actionneur comporte une partie fixe et une partie mobile en translation dans un entrefer de la partie fixe entre une première et une deuxième position, la partie mobile étant reliée à la plaque de support, - le capteur de déplacement comporte un capteur de pression à surface tactile porté par la plaque de support dans la zone de déplacement dudit doigt, tel qu'un capteur de pression à surface tactile de type FSR. L'invention a aussi pour objet un procédé de commande à retour haptique caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de commande tel que décrit précédemment pour transmettre un retour haptique à un doigt d'un utilisateur dans une zone de déplacement dudit doigt, comportant une première étape dans laquelle on détermine le sens d'un déplacement élémentaire dudit doigt, et une deuxième étape dans laquelle on module un paramètre de commande d'au moins un actionneur en fonction du sens dudit déplacement élémentaire, de manière que la résultante de l'effet vibratoire généré par l'actionneur soit ressentie par ledit doigt selon une même direction et sensiblement à contresens de la direction dudit déplacement élémentaire et on réitère lesdites étapes. Selon une ou plusieurs caractéristiques du procédé, prise seule ou en combinaison, au cours de la première étape, on détermine également la direction dudit déplacement élémentaire, BRT0276FR (SFR5125) au cours de la deuxième étape, on module le paramètre de commande de l'actionneur de manière que l'actionneur se déplace plus rapidement à contresens du déplacement élémentaire que dans le sens du déplacement élémentaire.
D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description de l'invention, ainsi que des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de commande selon un premier mode de réalisation, - la figure 2a est une vue schématique d'un dispositif de commande selon un deuxième mode de réalisation, - la figure 2b est une vue schématique d'un dispositif de commande selon une variante de réalisation du dispositif de la figure 2a, - la figure 3 est une vue schématique d'un dispositif de commande selon un 15 troisième mode de réalisation, - la figure 4 est une vue schématique d'un dispositif de commande selon un quatrième mode de réalisation, - la figure 5 est un graphique représentant un déplacement d'un actionneur en fonction du temps et, 20 - la figure 6 est un organigramme illustrant un procédé de commande. Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence. Par souci de clarté, les étapes du procédé de commande sont numérotées à partir de 100.
L'invention concerne un dispositif de commande à retour haptique, par exemple 25 pour un tableau de commande de véhicule automobile, pour une dalle tactile ou encore pour un écran tactile, pouvant transmettre un retour haptique à un utilisateur ayant par exemple modifié ou sélectionné une commande. La figure 1 représente un dispositif 1 selon un premier mode de réalisation. Le dispositif 1 comporte une plaque de support 3 pour transmettre un retour haptique à un 30 doigt d'un utilisateur dans une zone de déplacement du doigt, un capteur de déplacement 5 du doigt dans la zone et un actionneur 7, relié à la plaque 3, pour générer le retour haptique dans la zone en fonction d'un signal issu du capteur 5. BRT0276FR (SFR5125) Le retour haptique est par exemple une vibration produite par un signal de commande sinusoïdal ou par un signal de commande comportant un pulse ou une succession de pulses. L'actionneur 7 comporte une partie fixe et une partie mobile en translation dans un entrefer de la partie fixe entre une première et une deuxième position. La partie mobile est par exemple formée par un aimant mobile coulissant à l'intérieur d'une bobine fixe ou par une bobine mobile coulissant autour d'un aimant fixe, la partie mobile et la partie fixe coopérant par effet électromagnétique. Dans ce premier mode de réalisation, la plaque 3 présente une forme prédéfinie annulaire de centre I et l'actionneur 7 est configuré de manière que le retour haptique soit généré par un mouvement en pivotement de la plaque 3 autour de l'axe de rotation I, coaxialement au centre de la zone de déplacement du doigt, selon la flèche dR. Le capteur de déplacement 5 comporte un capteur à surface tactile porté par la plaque de support 3 dans la zone de déplacement du doigt. On prévoit un capteur de pression à surface tactile, tel qu'un capteur de pression à surface tactile de technologie FSR pour Force Sensing Resistor en anglais, c'est-à-dire utilisant des résistances sensibles à la pression. Ces capteurs comprennent des couches semi-conductrices souples prises en sandwich entre par exemple une couche conductrice et une couche résistive. En exerçant une pression ou un glissé sur la couche FSR, sa résistance ohmique diminue permettant ainsi, par application d'une tension électrique adaptée, de mesurer la pression appliquée et / ou la localisation de l'endroit où la pression est exercée. Selon une conception différente de la technologie FSR, le capteur tactile comprend deux feuilles souples de support espacées l'une de l'autre par des entretoises élastiques et portant sur des faces mutuellement en regard des éléments permettant de réaliser un contact électrique lors de la compression du capteur. Le dispositif 1 comporte en outre une l'unité de traitement 9 configurée pour moduler au moins un paramètre de commande de l'actionneur 7 en fonction des composantes du déplacement élémentaire dU, de manière que la résultante de l'effet vibratoire généré par l'actionneur 7 soit ressentie par le doigt selon une même direction dR et sensiblement à contresens de la direction du déplacement élémentaire dU. Dans le cas d'une zone de déplacement de forme prédéfinie, comme circulaire, annulaire ou rectangulaire, l'unité de déplacement 9 n'a pas à déterminer la direction du
BRT0276FR (SFR5125) déplacement élémentaire dU, déjà déterminée par la forme de la plaque 3, l'unité 9 peut être simplement configurée pour piloter l'actionneur 7 en fonction du sens du déplacement élémentaire dU. Par exemple, le paramètre de commande est modulé de manière que l'actionneur 7 se déplace avec une vitesse plus élevée à contresens du déplacement élémentaire dU que dans le sens du déplacement élémentaire dU. Le déplacement à contresens est alors plus ressenti par l'utilisateur que le déplacement dans le sens élémentaire. Le paramètre de commande est un signal de commande de l'actionneur, par exemple l'amplitude du courant d'alimentation appliqué aux bornes de l'actionneur 7.
En appliquant ainsi un signal de commande spécifique à l'actionneur 7, on génère un retour haptique à contresens qui est mieux perçu par l'utilisateur. Selon une réalisation particulière, les signaux de commande sont continus. On peut aussi envisager des signaux de commande de type pulse ou ayant des fréquences variables au cours du temps.
La figure 5 représente un graphique du déplacement Sa d'un actionneur 7 en fonction du temps entre une première position et une deuxième position. Sur une période du déplacement de va-et-vient de l'actionneur entre ces deux positions, l'actionneur 7 se déplace sur la première demi-période T1 beaucoup plus rapidement de la deuxième position vers la première position et plus lentement sur la deuxième demi-période T2 de la première position vers la deuxième position. Le déplacement plus rapide de l'actionneur 7 est mieux ressenti par l'utilisateur qu'un déplacement plus lent. Ainsi, la résultante de l'effet vibratoire généré par l'actionneur 7 est mieux ressentie par l'utilisateur à contresens du déplacement du doigt, c'est à dire de la deuxième position vers la première position.
Selon un autre exemple non représenté, les signaux de commande sont modulés de manière que les actionneurs se déplacent avec une accélération plus importante entre la première et la deuxième position à contresens du déplacement élémentaire que dans le sens du déplacement élémentaire. On distingue sur la figure 1, un exemple de trajectoire t du doigt d'un utilisateur dans une zone de déplacement annulaire. Le sens du déplacement élémentaire dU du doigt entre les points A et B sur la trajectoire t du doigt est déterminé par l'unité de traitement 9 à partir des signaux issus du BRT0276FR (SFR5125) capteur 5. Dans cet exemple, le doigt de l'utilisateur glisse dans la zone de déplacement selon une trajectoire t horaire. L'unité de traitement 9 module l'amplitude du signal de commande de l'actionneur 7 en fonction du sens du déplacement élémentaire dU et applique le signal de manière que la résultante de l'effet vibratoire généré par l'actionneur 7 dR soit ressentie par le doigt selon une même direction circulaire et sensiblement à contresens de la direction dudit déplacement élémentaire dU, c'est-à-dire dans le sens antihoraire. Par exemple, l'unité de traitement 9 module l'amplitude du signal de commande de manière à faire pivoter la plaque 3 plus rapidement dans le sens antihoraire que dans le sens horaire de pivotement généré par l'actionneur 7. De même, dans le cas non représenté où le doigt de l'utilisateur glisse dans la zone de déplacement selon une trajectoire antihoraire, l'unité de traitement 9 module l'amplitude du signal de commande de manière à faire pivoter la plaque 3 plus rapidement dans le sens horaire que dans le sens antihoraire de manière à accentuer le ressenti.
On peut ainsi simuler une molette mécanique par une surface plane générant un retour haptique pour par exemple informer un utilisateur d'un changement de commande ou de la sélection d'une commande dans un menu déroulant, par exemple pour informer l'utilisateur d'un changement de la température par un retour haptique tactile. La figure 2a représente un dispositif 1 selon un deuxième mode de réalisation.
Dans ce deuxième mode de réalisation, le dispositif 1 présente également une zone de déplacement annulaire et la plaque 3 présente une forme prédéfinie annulaire. Le dispositif 1 comporte en outre un premier actionneur 7a et un deuxième actionneur 7b. Le premier actionneur 7a est apte à entraîner la plaque 3 dans une première direction d'entraînement D1 et le deuxième actionneur 7b est apte à entraîner la plaque 3 dans une deuxième direction d'entraînement D2. En outre, les actionneurs 7a, 7b sont configurés de manière à ce que le retour haptique soit généré par un mouvement de pivotement de la plaque 3 autour d'un axe de rotation de la plaque 3. Dans ce cas, l'axe de rotation I ne présente pas d'axe matériel ce qui permet de limiter le bruit parasite.
Bien que la figure 2a illustre des actionneurs 7a et 7b avec des déplacements Dl et D2 de direction perpendiculaires, il est possible de disposer différemment les actionneurs 7a et 7b pour obtenir le même effet du retour haptique par pivotement de la plaque 3. BRT0276FR (SFR5125) Par exemple et comme représenté sur la figure 2b, les actionneurs 7a, 7b sont disposés de manière diamétralement opposés de manière à appliquer un couple de rotation à la plaque 3. On distingue sur les figures 2a et 2b un exemple de trajectoire t du doigt d'un utilisateur dans une zone de déplacement annulaire. Le sens du déplacement élémentaire dU du doigt entre les points A et B sur la trajectoire t du doigt est déterminé par l'unité de traitement 9 à partir des signaux issus du capteur 5. L'unité de traitement 9 module l'amplitude des signaux de commande des actionneurs 7a, 7b en fonction du sens du déplacement élémentaire dU et applique les signaux de manière que la résultante dR de l'effet vibratoire généré par lesdits actionneurs 7a, 7b soit ressentie par ledit doigt selon une même direction circulaire et sensiblement à contresens de la direction dudit déplacement élémentaire dU, c'est-à-dire dans le sens antihoraire.
La figure 3 représente un dispositif de commande 2 selon un troisième mode de réalisation. La zone de déplacement présente une forme prédéfinie rectangulaire. Dans l'exemple représenté sur la figure, le doigt de l'utilisateur glisse dans la zone de déplacement selon une trajectoire t linéaire de gauche à droite. L'unité de traitement 9 module l'amplitude des signaux de commande des actionneurs 7a, 7b en fonction du sens du déplacement élémentaire dU et applique les signaux de manière que la résultante dR de l'effet vibratoire généré par lesdits actionneurs 7a, 7b soit ressentie par ledit doigt selon une même direction linéaire et sensiblement à contresens de la direction dudit déplacement élémentaire dU, c'est-à-dire selon une trajectoire linéaire de droite à gauche.
Par exemple, l'unité de traitement 9 module le paramètre de commande de manière à entraîner la plaque 3 en translation plus rapidement de droite à gauche que de gauche à droite. Dans un quatrième mode de réalisation représenté par la figure 4, la zone de déplacement présente une forme quelconque.
L'unité de traitement 9 détermine alors également la direction du déplacement élémentaire dU à partir des signaux issus du capteur 5 et module l'amplitude des signaux de commande des actionneurs 7a, 7b en fonction de la direction et du sens du déplacement élémentaire dU.
BRT0276FR (SFR5125) La direction et le sens du déplacement élémentaire dU sont par exemple déduits de deux informations successives de signaux de positions issus du capteur de déplacement 5. L'unité de traitement 9 est configurée pour piloter indépendamment le premier actionneur 7a et le deuxième actionneur 7b en fonction des composantes dX, dY du déplacement élémentaire dU selon la première D1 et la deuxième direction d'entraînement D2 de manière que la résultante dR de l'effet vibratoire généré par lesdits actionneurs 7a, 7b soit ressentie par ledit doigt selon une même direction et sensiblement à contresens de la direction du déplacement élémentaire dU. Les actionneurs 7a et 7b sont moteurs respectivement dans les directions d'entraînement D1 et D2. Toutefois, pour permettre le déplacement de la plaque 3, les moyens de liaison 11 entre la plaque 3 et les actionneurs 7a et 7b sont déformables de manière à autoriser un déplacement de la plaque 3 relativement aux actionneurs 7a, 7b dans les directions non motrices. Les moyens de liaison sont par exemple réalisés en matière plastique.
Ainsi, le premier actionneur 7a est moteur dans la direction D1 et la liaison 11 entre la plaque 3 et la partie mobile du premier actionneur 7a est déformable notamment dans la direction D2. De même, le deuxième actionneur 7b est moteur dans la direction D2 et la liaison 11 entre la plaque 3 et la partie mobile du deuxième actionneur 7b est déformable notamment dans la direction Dl.
La plaque 3 est entraînée en translation selon une même direction et à contresens du déplacement du doigt de sorte que le ressenti haptique perçu par l'utilisateur soit amélioré et que, quelque soit la trajectoire du doigt, l'utilisateur perçoive l'effet vibratoire. On distingue sur la figure 4, un exemple de trajectoire t du doigt d'un utilisateur dans une zone de déplacement du dispositif 1.
On détermine la direction et le sens d'un déplacement élémentaire dU du doigt entre les points A et B sur la trajectoire t du doigt, à partir des signaux issus du capteur 5. Le déplacement élémentaire dU du doigt est décomposé en une composante dX et une composante dY selon les deux axes X et Y du repère orthogonal formé par les directions d'entraînement Dl et D2 des actionneurs 7a et 7b.
L'unité de traitement 9 module par exemple proportionnellement l'amplitude de l'intensité des signaux de commande des actionneurs 7a, 7b en fonction des composantes dX et dY du déplacement élémentaire dU, de manière à générer un ressenti haptique dans la même direction et à contresens de la trajectoire t du doigt.
BRT0276FR (SFR5125) La résultante de l'effet vibratoire généré par les actionneurs 7a, 7b est alors privilégiement ressentie par le doigt selon une direction de propagation dR (représentée par une double flèche sur la figure 4), dans la même direction et à contresens de la trajectoire t du doigt.
La figure 6 représente un organigramme du procédé de commande à retour haptique 100 comportant un dispositif de commande 1 pour la mise en oeuvre successive d'une première étape 101 et d'une deuxième étape 102. Dans la première étape 101, on détermine le sens et également la direction, d'un déplacement élémentaire dU du doigt, à partir des signaux issus du capteur 5.
Puis, dans la deuxième étape 102, on module un paramètre de commande d'au moins un actionneur 7 en fonction de l'orientation du déplacement élémentaire dU, de manière que la résultante de l'effet vibratoire généré par l'actionneur 7 soit ressentie par le doigt selon une même direction et sensiblement à contresens de la direction du déplacement élémentaire dU.
Avantageusement, au cours de la deuxième étape 102, on module le paramètre de commande de l'actionneur 7 de manière que l'actionneur 7 se déplace plus rapidement à contresens du déplacement élémentaire dU que dans le sens du déplacement élémentaire dU. Puis, on réitère les étapes 101, 102, pour le déplacement élémentaire suivant, jusqu'à ce que le capteur 5 ne détecte plus de déplacement. On comprend qu'en générant un retour haptique sensiblement à contresens de la direction de déplacement du doigt, l'utilisateur perçoit mieux le retour haptique. BRT0276FR (SFR5125)
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Dispositif de commande à retour haptique comportant : une plaque de support (3) pour transmettre un retour haptique à un doigt d'un utilisateur dans une zone de déplacement dudit doigt, un capteur de déplacement (5) dudit doigt dans ladite zone, - au moins un actionneur (7) relié à ladite plaque (3) pour générer le retour haptique dans ladite zone en fonction d'un signal issu dudit capteur (5), une unité de traitement (9) reliée audit capteur (5) pour déterminer le sens d'un déplacement élémentaire (dU) dudit doigt à partir des signaux issus dudit capteur (5), caractérisé en ce que l'unité de traitement (9) est en outre configurée pour moduler au moins un paramètre de commande de l'actionneur (7) en fonction des composantes du déplacement élémentaire (dU), de manière que la résultante de l'effet vibratoire généré par l'actionneur (7) soit ressentie par le doigt selon une même direction (dR) et sensiblement à contresens de la direction du déplacement élémentaire (dU).
- 2. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le paramètre de commande est modulé de manière que l'actionneur (7) se déplace avec une vitesse plus élevée à contresens du déplacement élémentaire (dU) que dans le sens du déplacement élémentaire (dU).
- 3. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le paramètre de commande est l'amplitude du courant d'alimentation appliqué aux bornes de l'actionneur (7).
- 4. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite plaque (3) présente une forme prédéfinie et en ce que l'unité de traitement (9) est configurée pour piloter l'actionneur (7) en fonction du sens dudit déplacement élémentaire (dU).
- 5. Dispositif de commande selon la revendication 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un premier et un deuxième actionneurs (7a, 7b) reliés à ladite plaque (3) et en ce que l'unité de traitement est configurée pour déterminer également la direction dudit déplacement élémentaire (dU) à partir des signaux issus dudit capteur (5).
- 6. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque actionneur (7a, 7b) comporte une partie fixe et BRT0276FR (SFR5125)une partie mobile en translation dans un entrefer de la partie fixe entre une première et une deuxième position, la partie mobile étant reliée à la plaque de support (3).
- 7. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur de déplacement (5) comporte un capteur de pression à surface tactile porté par la plaque de support (3) dans la zone de déplacement dudit doigt, tel qu'un capteur de pression à surface tactile de type FSR.
- 8. Procédé de commande à retour haptique caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes pour transmettre un retour haptique à un doigt d'un utilisateur dans une zone de déplacement dudit doigt, comportant une première étape (101) dans laquelle on détermine le sens d'un déplacement élémentaire dudit doigt, et une deuxième étape (102) dans laquelle on module un paramètre de commande d'au moins un actionneur en fonction du sens dudit déplacement élémentaire, de manière que la résultante de l'effet vibratoire généré par ledit actionneur soit ressentie par ledit doigt selon une même direction et sensiblement à contresens de la direction dudit déplacement élémentaire et on réitère lesdites étapes (101, 102).
- 9. Procédé de commande selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'au cours de la première étape (101), on détermine également la direction dudit déplacement élémentaire.
- 10. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'au cours de la deuxième étape (102), on module le paramètre de commande de l'actionneur de manière que l'actionneur se déplace plus rapidement à contresens du déplacement élémentaire que dans le sens du déplacement élémentaire. BRT0276FR (SFR5125)
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