La pointe de l'haptique

Les scientifiques ont trouvé un moyen de tromper les sens du corps en leur faisant croire qu'une surface plane est en fait tranchante ou pointue. Leurs conclusions seront présentées le mois prochain au Symposium international de l'IEEE sur les robots et la communication interactive humaine à Hatfield, en Angleterre.

Cette nouvelle interface tactile semble montrer qu'il est possible de tromper notre sens du toucher pour qu'il ressente des sensations de pression très fines et détaillées sans pousser contre la peau. Un tranchant de couteau virtuel pourrait apporter un sentiment supplémentaire de réalisme aux systèmes haptiques tactiles, tels que ceux utilisés dans les simulateurs chirurgicaux.

L'objectif de ce domaine de la technologie tactile, souvent appelé haptique, est de pouvoir simuler n'importe quelle forme, texture ou sensation, explique Gabriel Robles-De-La-Torre , un neuroscientifique et ingénieur informatique basé à Mexico, qui a fondé la Société internationale pour l'haptique et a dirigé la recherche. C'est une étape importante vers le développement des écrans haptiques, dit-il.

Force O'Modhrain , un expert en haptique anciennement à l'Université Queen's de Belfast, en Irlande du Nord, est d'accord. Elle dit que le travail devrait rendre l'haptique plus réaliste. C'est un moyen d'améliorer la qualité perceptive du rendu des surfaces.

Bien qu'il soit théoriquement possible de concevoir une machine qui pourrait changer sa texture et sa forme réelles pour simuler un large éventail de formes et de textures, un tel mécanisme serait incroyablement complexe et volumineux. Au lieu de cela, des chercheurs comme Robles-De-La-Torre ont exploré des moyens d'exploiter la capacité de notre système sensoriel à être trompé.

C'est juste une façon de profiter de la perception humaine, dit Vincent Hayward , un ingénieur électrique et informatique qui travaille sur l'haptique à l'Université McGill à Montréal. C'est un peu similaire à l'illusion que nous éprouvons lorsque nos yeux perçoivent une large gamme de couleurs sur un écran vidéo, même si l'image ne comprend que trois pixels de couleurs différentes, dit-il.

Avec l'haptique, l'illusion est créée avec des forces appliquées. En règle générale, lorsque quelqu'un déplace son doigt sur un bord tranchant ou pointu, des forces verticales et latérales sont appliquées sur la peau, explique Robles-De-La-Torre. Mais il a découvert que le cerveau pouvait être trompé en pensant qu'il était poussé simplement en appliquant des forces latérales.

Pour créer cette illusion de netteté, Robles-De-La-Torre, en collaboration avec Carlo Alberto Avizzano et ses collègues de la Scuola Superiore Sant'Anna de Pise, en Italie, a utilisé une interface haptique appelée GRAB, qui consiste en un dé à coudre connecté à l'extrémité d'un bras motorisé extensible. Un utilisateur peut déplacer le dé à coudre librement lorsqu'il y place son index. Ensuite, des moteurs soigneusement contrôlés fournissent un retour de force, de sorte que le mouvement du dé à coudre est entravé de manière à créer des surfaces virtuelles.

En configurant le système de manière à ce que les sujets ne puissent déplacer que leur doigt le long d'un axe, de gauche à droite, les chercheurs ont pu donner aux gens l'impression de passer un doigt sur une gamme de différents bords tranchants et pointus, simplement en appliquant une résistance latérale à leur mouvement. La sensation était si convaincante que les sujets étaient même capables de faire correspondre les formes des bords à des images d'eux, comme une dent de scie ou une bosse avec une pointe pointue.

Robles-De-La-Torre pense que cette illusion se produit en raison d'un compromis qui existe entre différents types d'informations sensorielles. Plus précisément, lorsque nous explorons des objets contenant de petits détails, les informations sur la force sont plus importantes que la proprioception, les informations sensorielles qui proviennent de nos muscles et de notre peau pour indiquer à notre corps jusqu'où un doigt ou un membre s'est déplacé. En conséquence, nous pouvons avoir l'impression que notre doigt bouge réellement lorsqu'il remonte l'un de ces bords tranchants, s'ils ne sont pas trop gros, dit-il.

Queen’s O’Modhrain dit que beaucoup de travail a été fait pour rendre soit de grandes formes géométriques en utilisant le retour de force, soit des surfaces à grain fin en utilisant des actionneurs de peau vibrants. Mais elle dit que ce travail récent montre qu'il devrait être possible de rendre des surfaces qui se situent entre ces deux extrêmes sans avoir à appliquer de pression sur la peau.

Il peut même être possible de simuler les sensations de douleur qui peuvent accompagner un objet tranchant, explique Robles-De-La-Torre, car la courte impulsion de force latérale qui stimule la sensation de netteté peut également stimuler les récepteurs cutanés normalement associés à la douleur. Mais pour prouver cette hypothèse, d'autres tests sont nécessaires. La douleur est un phénomène complexe, dit-il.

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