FR3109649A1 - Dispositif haptique auto-adhésif - Google Patents
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Abstract
Dispositif haptique auto-adhésif Un aspect de l’invention concerne dispositif haptique (2) adapté pour générer des sensations tactiles sur une partie du corps (1) d’un utilisateur, le dispositif haptique comportant : un actionneur vibrotactile (20) apte à générer des vibrations haptiques, et un support adhésif (30) comportant une première face (31) adaptée pour être fixée sur la peau de l’utilisateur et une deuxième face (32) adaptée pour maintenir l’actionneur vibrotactile (20). Un autre aspect de l’invention concerne un système haptique comportant un dispositif haptique (2) et une unité de pilotage (7), distincte du dispositif haptique et adaptée pour commander les vibrations haptiques générées par l’actionneur vibrotactile (20). Figure à publier avec l’abrégé : Figure 1
Description
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
La présente invention concerne un dispositif haptique destiné à être fixé directement sur la peau d’un utilisateur afin de lui procurer des sensations tactiles.
L’invention trouve des applications dans le domaine de l’haptique pour procurer des sensations tactiles à des utilisateurs sans qu’ils n’aient besoin de toucher ou tenir une interface haptique. Elle trouve, en particulier, des applications dans les domaines où les vibrations provoquent des sensations tactiles comme, par exemple, dans le domaine des jeux vidéo, de la réalité augmentée, de l’assistance ou encore le domaine biomédical.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
Il est connu, dans le domaine haptique, de chercher à produire ou reproduire, au moyen d’une machine, appelée interface haptique, les sensations du toucher ressenties par une personne.
Il est connu, en particulier, de procurer des sensations tactiles à un utilisateur de l’interface haptique pour simuler, par exemple, l’appui d’une touche ou le ressenti d’une texture lorsque l’utilisateur est en contact physique avec l’interface haptique, par exemple lorsqu’il déplace son doigt sur la surface de contact de l’interface haptique. Il existe, dans l’état de l’art, plusieurs systèmes qui permettent de générer ces sensations tactiles lorsque l’utilisateur est en contact physique avec l’interface haptique. Ces systèmes comportent généralement un ou plusieurs actionneurs fixés sur une surface tactile de sorte à déplacer la surface tactile par des petits déplacements rapides. Ces systèmes permettent à l’utilisateur de ressentir des sensations tactiles réalistes sur la partie de sa peau qui en contact avec la surface tactile, c'est-à-dire généralement un doigt. Par exemple, si l’utilisateur presse la surface tactile et que celle-ci répond à la pression par un bref déplacement, alors l’utilisateur a la sensation d’actionner un bouton. Si l’utilisateur glisse le doigt sur la surface tactile et que celle-ci répond par une oscillation rapide, alors l’utilisateur a la sensation de toucher une texture.
Les signaux de commande à l’origine des sensations tactiles sont souvent générés en réponse à une action motrice de l’utilisateur sur l’interface haptique. C’est le cas, par exemple, d’un appui de l’utilisateur sur un interrupteur virtuel d’une surface tactile, dans un cockpit de voiture, un téléphone portable, un système de réalité virtuelle, etc.
Les signaux de commande à l’origine des sensations tactiles peuvent aussi être issus d'événements extérieurs. Les vibrations dans l’interface haptique ont alors pour objectif d’alerter l’utilisateur pour l’informer de la nécessité de porter son attention sur la présence de l’événement extérieur. C’est le cas, par exemple, d’un appel téléphonique entrant sur le téléphone portable de l’utilisateur. C’est aussi le cas pour les systèmes d’assistance à la conduite de véhicules.
Quelle que soit l’origine des sensations tactiles, la transmission des signaux mécaniques à l’origine de ces sensations tactiles ressenties par l’utilisateur se fait généralement par contact direct de la peau de l’utilisateur avec l’interface haptique.
De nombreuses publications décrivent des systèmes haptiques et des techniques de construction de ces systèmes. Ces publications sont par exemple les articles de Hayward, V., Astley, O.R., Cruz-Hernandez, M., Grant, D., & Robles-de-la-Torre, G. (2004), intitulé « Haptic interfaces and devices », Sensor Review ou l’article de Salisbury, K., Conti, F., & Barbagli, F. intitulé « Haptic rendering: introductory concepts », dans IEEE Computer Graphics and Applications (2004), 24(2), 24-32, ou encore le document de K. J. Kuchenbecker (2018), intitulé « Haptics and haptic interfaces », dans M. H. Ang, O. Khatib, and B. Siciliano, editors, Encyclopedia of Robotics, Springer Berlin Heidelberg, Berlin.
D’autres publications décrivent l’usage de ces systèmes haptiques dans divers domaines, tels que celui visant à répondre aux besoins spécifiques d’individus affectés d’un trouble lié au spectre de l'autisme. L’une de ces publications est l’article de Pérusseau-Lambert, A., Anastassova, M., Boukallel, M., Chetouani, M., & Grynszpan, O. (2018), intitulé « Interfaces haptiques et tactiles pour l’autisme : une revue systématique », dans Enfance, (1), 65-90. Une autre publication de Bernard, T., Gonzalez, A., Miale, V., Vangara, K., Stephane, L., & Scott, W. E. (2017), intitulée « Haptic feedback astronaut suit for mitigating extra-vehicular activity spatial disorientation », dans AIAA SPACE and Astronautics Forum and Exposition (p. 5113), décrit l’usage d’un système haptique dans un domaine visant à porter assistance aux astronautes en apesanteur.
Quel que soit le système haptique ou l’application considéré, les signaux mécaniques produits par l’interface haptique sont transmis à l’utilisateur par contact mécanique entre un objet rigide, généralement la surface tactile de l’interface haptique, et la peau de l’utilisateur. Pour que ces signaux mécaniques soient transmis, l’interface haptique doit être maintenue en contact avec la peau quelques soient les mouvements de l’utilisateur. Il est commenté dans l’article de Hayward, V., & Astley, O. R. (1996), intitulé « Performance measures for haptic interfaces », dans Robotics research (pp. 195-206), Springer, London, que peu de possibilités existent pour assurer ces contacts. Soit l’interface haptique est maintenue en contact avec l’utilisateur sous l’effet d’un d’appui actif sur la surface tactile ou sous l’effet d’une saisie à plusieurs doigts, soit l’interface haptique est maintenue en contact avec l’utilisateur par un dispositif d’attache tel qu’un bracelet, une ceinture ou un gant. Certains de ces moyens d’attache sont décrits dans la publication de Pacchierotti, C., Sinclair, S., Solazzi, M., Frisoli, A., Hayward, V., & Prattichizzo, D. (2017), intitulée « Wearable haptic systems for the fingertip and the hand : taxonomy, review, and perspectives », IEEE transactions on haptics, 10(4), 580-600.
Ainsi, toutes les techniques connues et décrites jusqu’à ce jour pour maintenir en contact l’interface haptique avec l’utilisateur ont pour conséquence que peu de zones du corps d’un utilisateur peuvent bénéficier des sensations tactiles produites par l’interface haptique.
Or, il existe le besoin d’un dispositif haptique adapté pour permettre à un utilisateur de ressentir des sensations tactiles dans toutes les parties de son corps comme les mains, les bras, les jambes ou la tête et de garder ces parties libres de tout mouvement.
Pour répondre aux problèmes évoqués ci-dessus du nombre réduit des zones du corps d’un utilisateur pouvant recevoir des sensations tactiles générées par une interface tactile et au problème des entraves qui leur sont associées, le demandeur propose un dispositif haptique auto-adhésif, adapté pour être fixé sur n’importe quelle partie de la peau de l’utilisateur.
Selon un premier aspect, l’invention concerne un dispositif haptique adapté pour générer des sensations tactiles sur une partie du corps d’un utilisateur, le dispositif haptique comportant :
- un actionneur vibrotactile apte à générer des vibrations haptiques, et
- un support adhésif comportant une première face adaptée pour être fixée sur la peau de l’utilisateur et une deuxième face adaptée pour maintenir l’actionneur vibrotactile.
Ce dispositif permet de générer des sensations tactiles sur toutes les zones de la peau d’un utilisateur sans apporter d’entraves aux mouvements.
Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le dispositif haptique selon un aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- le support adhésif est un patin viscoélastique doté de propriétés auto-adhésives.
- le patin viscoélastique est constitué d’un matériau dont les propriétés mécaniques sont sensiblement identiques à celles de la peau.
- le patin viscoélastique comporte un hydrogel.
- l’actionneur vibrotactile comporte une unité de réception de signaux apte à recevoir des signaux d’actionnement et à générer des vibrations haptiques en fonction de ces signaux d’actionnement.
- l’unité de réception de signaux comporte une antenne adaptée pour recevoir des signaux hertziens.
- il comporte des moyens d’attache montés sur l’un au moins du patin viscoélastique et de l’actionneur vibrotactile pour solidariser ledit actionneur vibrotactile avec ledit patin viscoélastique.
- les moyens d’attache comportent un système d’attache magnétique comprenant au moins un aimant logé dans le patin viscoélastique ou l’actionneur vibrotactile et au moins un composant ferromagnétique logé, respectivement, dans l’actionneur vibrotactile ou le patin viscoélastique.
- les moyens d’attache comportent un système de bouton-pression comprenant au moins un bouton logé dans l’actionneur vibrotactile ou le patin viscoélastique et au moins un œillet logé, respectivement, dans le patin viscoélastique ou l’actionneur vibrotactile.
- il comporte un tissus textile positionné entre l’actionneur vibrotactile et le patin viscoélastique de sorte à stabiliser mécaniquement la liaison entre ledit actionneur vibrotactile et ledit patin viscoélastique.
- l’actionneur vibrotactile comporte un polymère électroactif activé par des électrodes, l’actionneur vibrotactile s’étendant la surface du patin viscoélastique.
- l’actionneur vibrotactile comporte un polymère électroactif activé par des électrodes, ledit polymère électroactif étant doté de propriétés auto-adhésives de sorte que l’actionneur vibrotactile et le support adhésif forment un seul et même composant.
Un autre aspect de l’invention concerne un système haptique comportant un dispositif haptique tel que défini ci-dessus et une unité de pilotage, distincte du dispositif haptique et adaptée pour commander les vibrations haptiques générées par l’actionneur vibrotactile.
Ce système permet au dispositif haptique d’être de petite taille, par rapport à une interface haptique classique, de sorte qu’il peut facilement être apposé sur n’importe quelle partie du corps de l’utilisateur.
Avantageusement, l’unité de pilotage est installée à distance du dispositif haptique et connectée audit dispositif haptique par des moyens de transmission.
Selon certains modes de réalisation, le système haptique se caractérise par le fait que :
- l’unité de réception de signaux de l’actionneur vibrotactile comporte une première antenne adaptée pour recevoir des signaux hertziens, et
- l’unité de pilotage comporte au moins une seconde antenne adaptée pour émettre des signaux hertziens à destination de l’unité de réception.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, illustrée par les figures dans lesquelles :
DESCRIPTION DETAILLEE
Un exemple de réalisation d’un dispositif haptique auto-adhésif, configuré pour pouvoir être fixé sur n’importe quelle partie du corps d’un utilisateur, est décrit en détail ci-après, en référence aux dessins annexés. Cet exemple illustre les caractéristiques et avantages de l'invention. Il est toutefois rappelé que l'invention ne se limite pas à cet exemple.
Sur les figures, les éléments identiques sont repérés par des références identiques. Pour des questions de lisibilité des figures, les échelles de taille entre éléments représentés ne sont pas respectées.
Un exemple d’un dispositif haptique auto-adhésif selon certains modes de réalisation de l’invention est représenté sur la figure 1. Ce dispositif haptique auto-adhésif 2 – appelé plus simplement dispositif haptique – peut être fixé sur n’importe quelle partie de la peau 1 de l’utilisateur. Dans l’exemple A de la figure 1, le dispositif haptique 2 est fixé au bout d’un doigt 11 de l’utilisateur. Dans l’exemple B de la figure 1, le dispositif haptique 2 est fixé sur la région dorsale 12 de la main de l’utilisateur. Le dispositif haptique 2 peut, bien entendu, être fixé sur toutes les parties du corps de l’utilisateur recouverte de peau, en particulier d’épiderme, comme la jambe, le pied, le torse, le bras, le visage, etc.
Le dispositif haptique 2 comporte un actionneur vibrotactile 20 monté sur un support adhésif 30. L’actionneur vibrotactile 20 peut être de tous types connus sur le marché. L’actionneur vibrotactile 20 peut, par exemple, être du type à masse excentrique. Il comporte alors une masse excentrique entrainée en rotation par un moteur électrique, cette masse générant, par ses déplacements, des vibrations dues au principe de conservation du moment cinétique. Selon un autre exemple, l’actionneur vibrotactile 20 peut être du type utilisé dans certains pavés tactiles. Il utilise alors des variations d’un faible courant électrique permettant, par de brèves oscillations, de générer une vibration. L’actionneur vibrotactile 20 peut également être du type à moteur linéaire à réseau de Halbach. Dans un tel actionneur vibrotactile, des mouvements translatifs engendrés par le moteur linéaire sont transformés en vibrations haptiques par des moyens de guidage glissants ou élastiques. Un exemple d’un tel actionneur vibrotactile est décrit notamment dans la demande de brevet FR3068840 A1.
Le support adhésif 30 du dispositif haptique 2 est un support sur lequel est fixé l’actionneur vibrotactile 20. Pour cela, le support adhésif 30 – appelé plus simplement support - comporte une première face 31 adaptée pour être fixée sur la peau 1 de l’utilisateur et une deuxième face 32 adaptée pour maintenir l’actionneur vibrotactile 20. Le support adhésif 30 peut être de différentes matières, dès lors que la matière possède des propriétés chimiques compatibles avec la peau de l’homme et adaptées pour propager les vibrations tactiles générées par l’actionneur vibrotactile 20 jusqu’à la peau de l’utilisateur. Il peut aussi être de différentes formes dès lors que la forme est adaptée à la zone de la peau où le support est collé de sorte à ne pas entraver les mouvements de l’utilisateur.
La première face 31 du support 30 peut être enduite ou recouverte d’une couche de matériau auto-collant adapté à la peau de l’homme, comme par exemple des colles de type matières emplastiques utilisées dans les sparadraps. La première face 31 peut également être intrinsèquement adhésive, c'est-à-dire rendue adhésive par le choix du matériau du support 30 comme, par exemple, lorsque le support 30 est un patin viscoélastique tel que décrit plus précisément par la suite.
La deuxième face 32 du support 30 peut être enduite ou recouverte d’une couche d’un matériau auto-collant adapté pour fixer l’actionneur vibrotactile tel qu’un ruban adhésif silicone double face. La deuxième face 32 du support 30 peut également comporter des moyens d’attache adaptés pour fixer de manière temporaire ou permanente l’actionneur vibrotactile. Des exemples de tels moyens d’attache seront décrits par la suite en liaison avec les figures 2 et 3.
Dans un mode de réalisation préféré de l’invention, le support 30 est un patin viscoélastique doté de propriétés auto-adhésives. Un matériau viscoélastique est un matériau qui présente des caractéristiques à la fois visqueuses et élastiques, lorsqu'il subit une déformation. L'élasticité d'un matériau traduit sa capacité à conserver et restituer de l'énergie après déformation. La viscosité d'un matériau traduit sa capacité à dissiper de l'énergie. Le matériau viscoélastique dans lequel est fabriqué le patin viscoélastique 30 présente l’avantage d’être à la fois élastique, ce qui permet notamment de minimiser les contraintes appliquées à la peau de son utilisateur sans que ces mouvements ne soient entravés, et visqueux, ce qui lui permet de propager avec une bonne efficacité les signaux tactiles générés par l’actionneur vibrotactile 20 jusqu’à la peau de l’utilisateur.
Pour que les signaux tactiles soient transmis de l’actionneur vibrotactile à la peau de l’utilisateur, avec une grande clarté, c'est-à-dire une bonne qualité de transmission, le matériau viscoélastique du patin est choisi de sorte à minimiser le coefficient de réflexionΓdes ondes mécaniques entre la surface stimulante – à savoir l’actionneur vibrotactile - et les tissus stimulés de l’utilisateur. Ce coefficient de réflexion, qui s’écrit , oùZ S etZ D sont, respectivement, les impédances des tissus stimulés et de la surface stimulante, est minimisé quandZ S etZ D ont des valeurs proches. Ainsi, le matériau viscoélastique du patin est choisi de sorte à posséder des propriétés mécaniques proches de celles de la peau. Il présente, par exemple, un module élastique qui se situe dans la gamme comprise entre environ 10 et 1000 kPa et un module de viscosité dans la gamme comprise entre environ 10 à 100 Pa s. Le patin viscoélastique 30 présente ainsi l’avantage d’être compatible avec des tissus vivants, ce qui lui permet d’adhérer à la peau de l’utilisateur sans provoquer d’irritation lors de contacts prolongés avec ladite peau et de se conformer à la géométrie locale de l’anatomie de l’utilisateur.
Dans certains modes de réalisation, le patin viscoélastique 30 est réalisé à partir d’un matériau hydrogel, tel qu’un gel d’alcool polyvinylique (PVA), de polyéthylène glycol (PEG) ou encore d’acide polyacrylique. Un matériau hydrogel est constitué de chaînes de polymères capables d’absorber une grande proportion d’eau, ce qui confère audit matériau hydrogel une propriété de biocompatibilité et, à l’aide d’additifs connus, une bonne adhésivité sur les tissus vivants tels que la peau de l’utilisateur. Par ailleurs, le mode de fabrication des matériaux hydrogels permet de leur conférer des propriétés mécaniques proches de celles de la peau.
Bien que le patin viscoélastique 30 présente des propriétés d’adhésion sur la peau de l’utilisateur, il ne permet pas nécessairement une auto-adhésion des éléments solides et imperméables et, donc, de l’actionneur vibrotactile 20. Ainsi, dans certains modes de réalisation, le dispositif haptique 2 comporte des moyens d’attache permettant de rendre solidaire l’actionneur vibrotactile 20 et le patin viscoélastique 30. Ces moyens d’attache peuvent être permanents ou temporaires. Des moyens d’attaches permanents peuvent être, par exemple, une couche d’un matériau collant, une ou des agrafes, un ou des clips, etc. Des moyens d’attache temporaires peuvent être, par exemple, un système de bouton-pression ou un système d’attache magnétique. Ces moyens d’attache temporaires ont l’avantage de permettre au patin viscoélastique 30 d’être amovible et donc de pouvoir être facilement échangé. La surface du dispositif haptique en contact avec la peau de l’utilisateur est ainsi interchangeable.
La figure 2 représente un exemple d’un moyen d’attache temporaire 51 monté entre l’actionneur vibrotactile 20 et le patin viscoélastique 30. Dans cet exemple, le moyen d’attache est un système de bouton-pression 51 comportant au moins un bouton logé dans le patin viscoélastique et un œillet logé dans l’actionneur vibrotactile ou, inversement, un œillet logé dans le patin viscoélastique et un bouton logé dans l’actionneur vibrotactile, le bouton étant adapté pour s’insérer dans l’œillet et maintenir l’actionneur vibrotactile solidaire du patin viscoélastique. Comme tout système de bouton-pression, le bouton peut être désengagé de l’œillet, ce qui permet de retirer ou échanger rapidement le patin viscoélastique ou l’actionneur vibrotactile.
La figure 3 représente un exemple d’un moyen d’attache temporaire 52 monté entre l’actionneur vibrotactile 20 et le patin viscoélastique 30. Dans cet exemple, le moyen d’attache est un système d’attache magnétique 52 comportant au moins un aimant logé dans le patin viscoélastique et au moins un composant ferromagnétique logé dans l’actionneur vibrotactile ou, inversement, un composant ferromagnétique logé dans le patin viscoélastique et un aimant logé dans l’actionneur vibrotactile, l’aimant et le composant ferromagnétique étant attirés l’un contre de l’autre de sorte à maintenir l’actionneur vibrotactile solidaire du patin viscoélastique. L’aimant, comme le composant ferromagnétique, peut être monté dans la face inférieure 21 de l’actionneur vibrotactile ou la deuxième face 32 du patin viscoélastique ; en variante, l’aimant et/ou le composant ferromagnétique peuvent faire partie intégrante de l’actionneur vibrotactile ou du patin viscoélastique et être insérés dans la masse desdits actionneur vibrotactile et patin viscoélastique pendant leur fabrication.
Lorsque l’aimant est maintenu éloigné du composant ferromagnétique, il est possible de désolidariser le patin viscoélastique et l’actionneur vibrotactile pour retirer ou échanger rapidement ledit actionneur vibrotactile ou ledit patin viscoélastique.
Dans certains modes de réalisation, comme ceux des figures 2 et 3, le dispositif haptique 2 comporte une bande de tissus textile 40, disposée entre l’actionneur vibrotactile 20 et le patin viscoélastique 30, cette bande de tissus textile 40 assurant une stabilité mécanique à la liaison entre l’actionneur vibrotactile, solide, et le patin viscoélastique.
Des exemples de systèmes haptiques sont représentés sur les figures 4 et 5. Ces systèmes haptiques comportent chacun un dispositif haptique 2 tel que décrit précédemment et une unité de pilotage 7 mettant en œuvre un procédé de génération de sensations tactiles. Cette unité de pilotage 7 est connectée au dispositif haptique 2 par des moyens de transmission 81, 84 et éloignée du dispositif haptique 2 d’une distance variable, allant de quelques centimètres ou mètres à plusieurs kilomètres, voire centaines ou milliers de kilomètres, en fonction notamment des moyens de transmission 81, 84 choisis. Dans l’exemple de la figure 4, l’unité de pilotage 7 est connectée au dispositif haptique 2 par une liaison filaire 81. Dans l’exemple de la figure 5, l’unité de pilotage 7 est connectée au dispositif haptique 2 par une liaison hertzienne 84. Bien entendu, les moyens de transmission peuvent être tous types de moyens de transmission connus dans le domaine des communications, comme par exemple une connexion par Wifi, par Bluetooth, etc.
Quel que soit le moyen de transmission choisi, l’actionneur vibrotactile comporte une unité de réception des signaux, adaptée pour recevoir les signaux d’actionnement – ou signaux de commande - envoyés par l’unité de pilotage 7. L’unité de réception peut, par exemple, comporter un connecteur 85 adapté pour recevoir les signaux de commande transmis par la liaison filaire 81. Dans l’exemple de la figure 5, l’unité de réception comporte une antenne de réception 82 adaptée pour recevoir les signaux de commande hertziens envoyés par l’unité de pilotage 7, l’unité de pilotage 7 étant elle-même équipée d’une antenne d’émission 83.Dans certains modes de réalisation, et comme représenté sur la figure 6, l’actionneur vibrotactile 20 est formé d’un matériau polymère électroactif activé par des électrodes internes 61 et 62. L’actionneur vibrotactile 20 peut alors être de dimensions proches ou égales aux dimensions du patin viscoélastique 30 de sorte à être lié audit patin viscoélastique sur toute ou quasiment toute la surface de la plus grande dimension de l’actionneur vibrotactile. On considère que les dimensions du patin viscoélastique sont proches de celles de l’actionneur vibrotactile lorsque leurs surfaces ne diffèrent pas de plus ou moins 40%. Dans l’exemple de la figure 6, si l’actionneur vibrotactile 20 a une forme de pavé droit avec une surface inférieure 21 en contact avec le patin viscoélastique 30 rectangulaire, cette surface inférieure 21 peut être de dimensions sensiblement égales aux dimensions de la deuxième face 32 du patin viscoélastique. Dans cet exemple, l’actionneur vibrotactile 20 est rendu solidaire du patin viscoélastique 30 par n’importe quel moyen d’attache décrit précédemment et, par exemple, par une couche de matériau adhésif. Le matériau polymère électroactif peut, par exemple, être du polyvinylidène fluoride (PVDF), de la famille des polymères électroactifs diélectriques, dont la déformation est induite par les forces électrostatiques produites entre les électrodes 61 et 62. Selon un autre exemple, le matériau polymère électroactif peut comporter un polymère à chaînes perfluorées aussi connu sous le nom commercial de Nafion®, ou bien un polymère conjugué PEDOT-PSS, de la famille des polymères électroactifs ioniques dont la déformation est causée par les déplacements des ions à l’intérieur de la matrice.
Dans certains autres modes de réalisation, et comme représenté sur la figure 7, l’actionneur vibrotactile 20 est formé d’un matériau polymère électroactif activé par des électrodes internes 61 et 62 et doté de propriétés auto-adhésives. Dans ces modes de réalisation, l’actionneur vibrotactile 20 et le patin viscoélastique 30 forment une seule et même pièce apte à la fois à générer des vibrations tactiles et à adhérer à la peau de l’utilisateur. Les propriétés autoadhésives peuvent être obtenues par exemple par l’addition de catéchol.
Dans les modes de réalisation des figures 6 et 7, les deux électrodes 61, 62 peuvent être des électrodes planes, par exemple métalliques, insérées parallèlement l’une à l’autre dans la couche de matériau polymère électroactif. Les deux électrodes 61, 62 sont de préférence positionnées parallèlement à la surface inférieure 21 de l’actionneur vibrotactile, l’une proche de ladite surface inférieure 21, l’autre proche de la surface supérieure 22 de l’actionneur vibrotactile.
Le dispositif haptique 2 selon l’invention est conçu pour générer des vibrations tactiles. Les vibrations tactiles peuvent être commandées par une unité de pilotage distincte du dispositif haptique 2. Le fait que l’unité de pilotage soit distincte du dispositif haptique permet au dispositif haptique d’être de petite taille, par rapport à une interface haptique classique, par exemple de l’ordre de quelques centimètres ou même moins car les signaux de commandes et leur traitement sont réalisés dans une unité qui est indépendante de l’actionneur vibrotactile.
Le dispositif haptique 2 tel qu’il vient d’être décrit permet de nombreuses applications dans la vie courante, comme dans les jeux vidéo, la réalité virtuelle, les dispositifs portables connectés, les dispositifs d’alerte (par exemple pour les pompiers en intervention, les ambulanciers, les soldats en mission, etc.) sans nécessiter ni attèle, ni bracelet, ni ceinture, ni aucun élément pouvant gêner l’utilisateur ou entraver sa liberté de mouvement. Le dispositif haptique 2 peut également être utilisé dans le domaine biomédical, par exemple pour des prothèses sensorielles, des prothèses des membres supérieurs ou inférieurs, des dépistages de perte de sensibilité cutanée (notamment en cas de diabète), la réadaptation à la suite d’un accident vasculaire cérébral, etc.
Dans certains modes de réalisation, les signaux de commande à l’origine des sensations tactiles générées par l’actionneur vibrotactile peuvent être pilotés à partir de données physiologiques, tels que des battements de cœur, des ouvertures de pupilles, des ondes cérébrales ou des mouvements involontaires. Un tel pilotage du dispositif haptique peut être utilisé notamment dans des applications médicales ou des applications dédiées à l’'amélioration du bien-être. Dans certains modes de réalisation, ces signaux de commande peuvent être reliés à des données sensorielles artificielles issues de caméras ou de microphones. Un tel pilotage du dispositif haptique peut être utilisé, par exemple, dans des systèmes d’assistance aux personnes malvoyantes ou malentendantes.
Bien que décrit à travers un certain nombre d'exemples, variantes et modes de réalisation, le dispositif haptique auto-adhésif selon l’invention comprend divers variantes, modifications et perfectionnements qui apparaîtront de façon évidente à l'homme du métier, étant entendu que ces variantes, modifications et perfectionnements font partie de la portée de l'invention.
Claims (15)
- Dispositif haptique (2) adapté pour générer des sensations tactiles sur une partie du corps (1) d’un utilisateur, le dispositif haptique comportant :
- un actionneur vibrotactile (20) apte à générer des vibrations haptiques, et
- un support adhésif (30) comportant une première face (31) adaptée pour être fixée sur la peau de l’utilisateur et une deuxième face (32) adaptée pour maintenir l’actionneur vibrotactile (20).
- Dispositif haptique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support adhésif (30) est un patin viscoélastique doté de propriétés auto-adhésives.
- Dispositif haptique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le patin viscoélastique (30) est constitué d’un matériau dont les propriétés mécaniques sont sensiblement identiques à celles de la peau.
- Dispositif haptique selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le patin viscoélastique (30) comporte un hydrogel.
- Dispositif haptique selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l’actionneur vibrotactile (20) comporte une unité de réception de signaux (82, 85) apte à recevoir des signaux d’actionnement et à générer des vibrations haptiques en fonction de ces signaux d’actionnement.
- Dispositif haptique selon la revendication 5, caractérisé en ce que l’unité de réception de signaux comporte une antenne (82) adaptée pour recevoir des signaux d’actionnement de type hertzien.
- Dispositif haptique selon l’une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens d’attache (51, 52) montés sur l’un au moins du patin viscoélastique (30) et de l’actionneur vibrotactile (20) pour solidariser ledit actionneur vibrotactile avec ledit patin viscoélastique.
- Dispositif haptique selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens d’attache comportent un système d’attache magnétique (52) comprenant au moins un aimant logé dans le patin viscoélastique ou l’actionneur vibrotactile et au moins un composant ferromagnétique logé, respectivement, dans l’actionneur vibrotactile ou le patin viscoélastique.
- Dispositif haptique selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens d’attache comportent un système de bouton-pression (51) comprenant au moins un bouton logé dans l’actionneur vibrotactile ou le patin viscoélastique et au moins un œillet logé, respectivement, dans le patin viscoélastique ou l’actionneur vibrotactile.
- Dispositif haptique selon l’une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce qu’il comporte un tissu textile (10) positionné entre l’actionneur vibrotactile (20) et le patin viscoélastique (30) de sorte à stabiliser mécaniquement la liaison entre ledit actionneur vibrotactile et ledit patin viscoélastique.
- Dispositif haptique selon l’une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisé en ce que l’actionneur vibrotactile (20) comporte un polymère électroactif activé par des électrodes (61, 62), l’actionneur vibrotactile s’étendant sur la surface du patin viscoélastique (30).
- Dispositif haptique selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l’actionneur vibrotactile (20) comporte un polymère électroactif activé par des électrodes (61, 62), ledit polymère électroactif étant doté de propriétés auto-adhésives de sorte que l’actionneur vibrotactile (20) et le support adhésif (30) forment un seul et même composant.
- Système haptique comportant un dispositif haptique (2) selon l’une quelconque des revendications 5 à 12 et une unité de pilotage (7), distincte du dispositif haptique et adaptée pour commander les vibrations haptiques générées par l’actionneur vibrotactile (20).
- Système haptique selon la revendication 13, caractérisé en ce que l’unité de pilotage (7) est installée à distance du dispositif haptique (2) et connectée audit dispositif haptique par des moyens de transmission (81, 84).
- Système haptique selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que :
- l’unité de réception (82, 85) de signaux de l’actionneur vibrotactile (20) comporte une première antenne (82) adaptée pour recevoir des signaux hertziens, et
- l’unité de pilotage (7) comporte au moins une seconde antenne (83) adaptée pour émettre des signaux hertziens à destination de l’unité de réception.
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