Article paru en décembre 2006Interfaces sensorielles
vers un toucher vraiment réaliste
Une équipe de chercheurs du CEA/LIST et de l'Ecole Polytechnique vient de mettre au point une interface sensorielle d'une extrême sensibilité, préfiguration possible d'un piano numérique qui aurait un "toucher" aussi subtil qu'un piano à queue. Une avancée qui s'inscrit dans l'amélioration générale des interfaces sensorielles, capables de transmettre des informations et des émotions d'une grande finesse.
Un piano numérique au toucher aussi fin qu'un vrai piano ? "Impossible" répondront les musiciens avertis, qui jugent qu'aucun système électronique ne saurait restituer le jeu subtil d'une mécanique de touche, avec ses feutres, ses marteaux, ses enclumes et ses pivots.
Pourtant, le défi semble en passe d'être relevé avec la mise au point au CEA/LIST d'un prototype d'interface sensorielle qui en laboratoire, reproduit exactement le comportement dynamique du piano à queue. Ceci grâce à un fluide chargé en particules ferromagnétiques, capables de former des chaînes d'une raideur et d'une résistance à la casse significatives sous l'influence d'un champ magnétique.
"Les chaînes se forment le long des lignes de champ et adhèrent à une plaque flexible perpendiculaire. Ces chaînes doivent être cassées pour que le mouvement de la plaque soit possible, explique José Lozada, au CEA/LIST. L'ensemble présente alors une résistance mécanique qui varie avec l'intensité du champ magnétique, pratiquement en temps réel puisque les chaînes se forment en une milliseconde."
Il suffit alors de programmer la modulation du champ magnétique pour reproduire le comportement dynamique du piano à queue ; puis de relier mécaniquement ce dispositif à la touche, elle-même équipée d'accéléromètres pour mesurer le mouvement appliqué et alimenter une boucle d'asservissement.
Le CEA/LIST et le Laboratoire de mécanique des solides de Polytechnique ont validé ce principe sur un prototype monotouche. Ils ont aussi vérifié la faisabilité technique de leur système à échelle réelle : consommation électrique, encombrement, coût des composants, fiabilité dans le temps du fluide magnéto rhéologique Sur tous ces points, le terrain semble dégagé.
Pourtant, l'épreuve de vérité, la vraie, ne commence que maintenant. L'équipe va disposer courant décembre d'un prototype fonctionnel de clavier 5 touches qu'elle soumettra à des facteurs de pianos, puis à des pianistes professionnels. "La validation scientifique est acquise, mais le ressenti et les conseils de spécialistes seront déterminants", souligne José Lozada. Un second prototype, reproduisant un clavier complet de 88 touches, devrait suivre début 2008.
Du "transmetteur d'émotions" au guidage tactile d'aveugles
L'application piano n'est qu'une facette des activités du Laboratoire des interfaces sensorielles du LIST, dirigé par Moustapha Hafez. Cette équipe d'une dizaine de chercheurs s'est taillée une réputation internationale en interfaces haptiques (bras à retour d'effort pour la réalité virtuelle), domaine dans lequel elle collabore avec la start-up Haption. Et elle prépare également des applications étonnantes comme la transmission d'émotions par le toucher. ?Nous plaçons sous une plaque déformable 64 microactionneurs commandés individuellement, explique Samuel Roselier du LIST. En jouant sur leur fréquence de vibration, l'activation de certains actionneurs pour créer des motifs et l'enchaînement de différents motifs, nous faisons passer des messages tactiles très clairs".
Ainsi, les utilisateurs-tests ont clairement ressenti l'affection, le bien-être, le stress, la douleur, l'interrogation et l'urgence. Cet outil pourrait être utilisé en téléphonie mobile, renforcer les sensations du spectateur qui regarde un film ou aider un non-voyant à explorer le contenu d'une image numérique
Toujours pour les non-voyants, le laboratoire a développé une interface haptique embarquée pour le guidage lors de déplacements.
D'une taille voisine de celle d'un PDA, elle comprend une partie mobile à deux degrés de liberté en rotation qui indique la direction à suivre (si la personne traverse une vaste place ou "perd le cap", par exemple) et peut aussi transmettre des alertes en mode vibratoire. ?Notre maîtrise des nouvelles technologies d'actionnement et des technologies d'intégration bas coût sont les deux moteurs de ces développements, souligne Arnauld Leservot, du LIST.
Dans quelques années, je suis persuadé que les interfaces sensorielles auront conquis des marchés grand public comme l'électroménager ou l'automobile."
