Schéma du système de détection tactile neuronal et des trois modes de stimulation correspondants. Illustration en vue éclatée d'un dispositif doté de 16 unités de retour haptique multimodal contrôlées indépendamment, chaque unité étant dotée d'un actionneur mécanique (MA), de deux paires de pastilles thermoélectriques (TE) et d'une paire d'électrodes électrotactiles (ES). Crédit : Huang et al.
Les technologies de réalité virtuelle (VR) et de réalité augmentée (AR) sont devenues de plus en plus avancées au cours de la dernière décennie, permettant des expériences de jeu très engageantes et de nouvelles formes de divertissement multimédia. Pourtant, il reste encore beaucoup à faire, notamment en termes de stimulation artificielle d’autres sens au-delà de la vision et de l’ouïe.
Des chercheurs de la City University de Hong Kong et d'autres instituts en Chine ont tenté de développer de nouvelles interfaces qui permettraient aux utilisateurs finaux de se connecter étroitement aux environnements virtuels grâce à leur sens du toucher. Dans un article récent, publié dans Électronique naturelleils ont introduit une nouvelle interface haptique qui délivre des signaux tactiles multidimensionnels directement sur la peau, provoquant des sensations réalistes qui pourraient encore améliorer les expériences virtuelles.
“Actuellement, la recherche mondiale sur l'électronique flexible se concentre principalement sur le développement de capteurs flexibles, tandis que les recherches sur les techniques de rétroaction flexibles restent limitées”, a déclaré Ya Huang, co-auteur de l'article, à Tech Xplore.
« Conscient du manque de retour d'informations dans la technologie électronique flexible, le professeur Yu a intégré des actionneurs à retour mécanique flexibles utilisant une technologie électronique flexible, ce qui a fait des progrès significatifs dans ce domaine. Cette innovation, présentée pour la première fois dans un Nature publié en 2019, a trouvé des applications dans des domaines tels que les médias sociaux, les jeux, le contrôle et le feedback des prothèses, ainsi que divers domaines biomédicaux.
Le professeur Xinge Yu, travaillant à la City University of Hong Kong et au Hong Kong Science Park, a concentré ses récents travaux sur le développement d'interfaces haptiques basées sur une électronique flexible. En 2022, son groupe de recherche a publié un article dans Intelligence des machines naturelles, introduisant une nouvelle interface haptique d'électrostimulation sans fil. Cependant, cet article s'est principalement concentré sur la création globale de retour haptique à l'aide de cette interface, plutôt que sur la génération de diverses sensations tactiles immersives.
“Dans notre récent article publié, nous avons comblé cette lacune en concevant une interface de retour haptique avec des modes de stimulation multidimensionnels”, a expliqué Huang. “Cette interface stimule sélectivement différents récepteurs, reproduisant ainsi des sensations tactiles correspondant à diverses textures.”
Le corps humain peut percevoir un large éventail d’informations tactiles lorsqu’il rencontre physiquement différents objets ou surfaces. Cette capacité est soutenue par des mécanismes biologiques qui permettent aux humains de traiter de nombreux types d'informations tactiles.
“Ces signaux multidimensionnels fonctionnent en harmonie, nous offrant une expérience tactile diversifiée et vivante”, a déclaré Huang. « La fourniture d'une interface de retour capable de fournir des signaux tactiles multidimensionnels joue un rôle crucial dans l'optimisation de la reproduction efficace de la sensation tactile humaine en VR/AR. Notre appareil offre un avantage significatif en intégrant trois modes de retour dans un seul appareil intégré à la peau. interface.”
Fonctionnement du patch haptique multimodal. a, Illustration de l'idée selon laquelle les utilisateurs peuvent ressentir des sensations d'objets réels en utilisant notre interface de retour haptique dans la VR. Photographies de différents réseaux d'unités de retour haptique, notamment le patch 2×4 (b), le patch 4×4 (c) et le patch en forme de paume (d). e, graphique 3D des circuits de commande sans fil. Crédit : Huang et al.
Huang et ses collègues ont introduit un nouveau principe d'activation qui permet à leur système haptique de stimuler différents récepteurs sensoriels et nerfs sensoriels dans le corps humain. Combiné à la technologie VR ou AR, cela pourrait à terme permettre des expériences encore plus réalistes et immersives, enrichies de sensations tactiles.
Actuellement, la technologie conçue pour produire un retour haptique s’étend dans deux directions principales. Le premier se concentre sur la stimulation électrique, tandis que le second produit des signaux tactiles via un actionnement mécanique.
“L'aspect le plus difficile de la stimulation électrique se concentre principalement sur la recherche biologique, visant à activer avec précision les nerfs pour générer de véritables sensations tactiles dans le corps humain”, a expliqué Huang.
“Néanmoins, ce domaine offre un vaste potentiel d'exploration théorique et de progrès. D'autre part, l'actionnement mécanique permet d'obtenir un retour haptique en concevant des interfaces ou des dispositifs interactifs déformables qui reproduisent la déformation de la surface de la peau lors de l'interaction avec des objets réels. Le principal défi réside ici dans la conception de la structure mécanique pour imiter avec précision l'expérience tactile.
Les travaux récents de Huang et de ses collègues comblent efficacement le fossé entre ces deux approches distinctes de production de retour haptique. Ceci est réalisé via l'introduction d'un principe qui délimite la stimulation sélective de différents récepteurs tactiles, basé sur les règles qui sous-tendent la distribution de ces récepteurs et l'activation des nerfs sensoriels dans le corps humain.
“En combinant les avantages de la stimulation électrique et des actionnements mécaniques, nous avons pu obtenir des effets de retour tactile plus diversifiés et immersifs”, a déclaré Huang. « Notre approche brise les barrières qui séparaient auparavant ces deux voies, permettant l'intégration de plusieurs modes de retour d'information au sein d'un seul appareil. Ces règles d'expérimentation et cette innovation ouvrent de nouvelles possibilités pour offrir aux utilisateurs des expériences tactiles plus riches et plus réalistes.
L’interface haptique multimodale intégrée à la peau développée par cette équipe de chercheurs constitue une contribution majeure au domaine de recherche axé sur le développement de la technologie haptique. À l’avenir, ces travaux pourraient ouvrir de nouvelles possibilités intéressantes pour la création de contenus VR hautement immersifs également accompagnés de sensations tactiles réalistes.
“Il y a encore beaucoup de marge de développement dans le domaine du retour haptique”, a ajouté Huang. “Pour l'interface de rétroaction elle-même, divers domaines de recherche, tels que la synthèse des matériaux, l'optimisation des structures mécaniques et la neuroélectrophysiologie, sont étroitement liés aux principes de conception et à la fabrication de l'interface de rétroaction. Lors de l'examen des applications futures, plusieurs aspects, notamment le logiciel VR, les algorithmes des machines, le traitement des données et même la psychologie des utilisateurs présentent de précieuses pistes d'exploration.
Plus d'information:
Ya Huang et al, Une interface haptique multimodale intégrée à la peau pour un retour tactile immersif, Électronique naturelle (2023). DOI : 10.1038/s41928-023-01074-z.
© 2023 Réseau Science X
Citation: Une interface haptique multimodale intégrée à la peau pour produire des expériences tactiles immersives (21 décembre 2023) récupéré le 21 décembre 2023 sur
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