Les films intelligents facilitent l’interaction homme-machine

Les films intelligents facilitent l'interaction homme-machine

Le doctorant Sebastian Gratz-Kelly du groupe de recherche du professeur Stefan Seelecke fait la démonstration du prototype de gant qui sera présenté à la Hannover Messe. Crédit : Université de la Sarre IMSL/Moritz Helm

Imaginez ceci : un écran tactile lisse placé sur un mince film de polymère de silicone génère soudainement la sensation d’un petit bouton en relief sous le doigt de l’utilisateur. Ou que diriez-vous de l’idée de porter ce même film polymère comme une seconde peau ? S’il est utilisé pour doubler un gant industriel, le film peut fournir une rétroaction précieuse par la reconnaissance des gestes et en envoyant des signaux tactiles, tels que des impulsions ou des vibrations, au porteur. L’équipe de recherche dirigée par le professeur Stefan Seelecke de l’Université de la Sarre sera présente cette année au Hannover Messe, le salon industriel qui se déroulera du 30 mai au 2 juin, où l’équipe démontrera comment les surfaces tactiles intelligentes sont désormais utilisées comme une nouvelle machine humaine interfaces.

L’équipe de recherche de Seelecke à l’Université de la Sarre utilise des films de silicone minces pour donner aux surfaces des capacités très nouvelles. La technologie, capable de créer la sensation d’un “bouton” ou d’un “curseur” tactile sur des écrans plats en verre, apporte littéralement une nouvelle dimension aux interactions tactiles. Le film polymère est capable de changer de forme à la demande pour créer la sensation d’un bouton en relief ou d’une touche sur la surface de l’écran que l’utilisateur peut ensuite utiliser, par exemple, pour naviguer sur une page ou pour saisir des données.

“Grâce à cette technologie, nous pouvons rendre les interfaces utilisateur des téléphones intelligents, des écrans d’information ou des appareils ménagers plus conviviaux”, a déclaré Seelecke, qui dirige l’Intelligent Material Systems Lab de l’Université de la Sarre. Si un utilisateur ressent une pulsation ou une vibration sous le bout de ses doigts, il peut alors répondre en appuyant sur l’écran. Et parce que l’utilisateur ressent également la légère résistance que nous ressentons lorsque nous appuyons sur un bouton ou un interrupteur “réel”, il sait que sa réponse a été couronnée de succès. Pour les aveugles et les malvoyants, ce type de rétroaction physique n’est pas un gadget, mais extrêmement précieux dans leur vie quotidienne.

Si ces films high-tech sont utilisés pour doubler des vêtements, ils peuvent aussi jouer le rôle d’interface tactile homme-machine. Un exemple de ce type d’application serait de recouvrir complètement l’intérieur du gant d’un opérateur d’assemblage avec le film polymère élastique très flexible et de l’utiliser comme capteur afin qu’un système informatique sache comment l’opérateur bouge sa main et ses doigts. “Notre technologie nous permet de rendre le système plus intelligent en introduisant un capteur complexe dans un gant que l’opérateur porterait de toute façon”, a déclaré Seelecke. Et comme les films n’ont qu’environ 50 microns d’épaisseur, ils n’interfèrent pas avec le travail de l’opérateur. Si ce type de gant interactif est utilisé dans un environnement Industrie 4.0, le système peut reconnaître l’action que le porteur du gant tente d’effectuer.

“L’opérateur pourrait, par exemple, contrôler un processus par le mouvement de sa main. Lorsqu’il travaille sur des équipements industriels complexes, le système pourrait aider à éviter des erreurs potentiellement coûteuses en envoyant un signal tactile, tel qu’un robinet, une impulsion ou un vibrations, à la main ou aux doigts de l’opérateur », explique Seelecke.

L’équipe de recherche sera présente à la Hannover Messe de cette année où elle présentera un prototype de gant à capteur amélioré et un écran haptique. Leur nouvelle technologie de film polymère pourrait également être utilisée dans les jeux informatiques pour rendre l’expérience de jeu plus intense.

Les films de silicone spécialement préparés sont des systèmes de matériaux intelligents qui peuvent être alimentés simplement par l’application d’un courant électrique. “Une couche électriquement conductrice très flexible est imprimée sur chaque face du film de silicone ultra-fin pour créer ce que l’on appelle un” élastomère diélectrique “. Lorsque nous appliquons une tension à l’élastomère, les deux électrodes s’attirent, comprimant le polymère et provoquant qu’il se dilate latéralement, augmentant sa surface, ce qui modifie à son tour la capacité électrique du film », a expliqué Paul Motzki, chercheur dans l’équipe de Seelecke.

Lorsque l’opérateur plie un doigt en portant le gant, le film s’étire comme une seconde peau et cette déformation provoque un changement de capacité. Les chercheurs sont capables d’attribuer précisément une valeur de capacité à chaque position du film lorsqu’il se déforme. Ainsi, une valeur de capacité spécifique représente essentiellement une position spécifique du doigt de l’opérateur, et une séquence de valeurs de capacité représente le chemin emprunté par le doigt lorsqu’il se déplace. Le film est donc un capteur étirable qui peut effectivement agir comme un organe sensoriel dans les applications d’ingénierie. Le gant peut détecter le mouvement de la main et l’écran tactile intelligent peut détecter si l’utilisateur a appuyé sur un bouton virtuel.

En combinant des valeurs de mesure et des algorithmes intelligents, l’équipe a développé une unité de contrôle capable de prédire et de programmer des séquences de mouvement et ainsi de contrôler précisément la déformation du film d’élastomère. “Nous utilisons les propriétés de ces élastomères diélectriques pour concevoir des systèmes d’entraînement”, a expliqué Sophie Nalbach, l’ingénieur qui dirige le groupe Electroactive Polymers qui fait partie du laboratoire de systèmes de matériaux intelligents du professeur Seelecke.

En modifiant le champ électrique appliqué, les chercheurs peuvent faire pulser le film, lui faire prendre une forme souhaitée ou le faire osciller ou fléchir à une fréquence requise. Associé au système polymère électroactif, un gant industriel est capable d’interagir avec son porteur ou un écran d’affichage peut interagir avec l’utilisateur. “Si nous plaçons l’écran en verre fin d’une tablette sur le film polymère, le film peut effectuer un mouvement de flexion très rapide sous le bout du doigt de l’utilisateur, ce qui donne à l’utilisateur l’impression que son doigt repose sur un bouton ou une touche, ” a expliqué Nalbach.

À l’heure actuelle, l’équipe travaille sur un certain nombre de projets de recherche différents qui visent à interconnecter ces systèmes d’entraînement basés sur des films afin qu’ils puissent communiquer et coopérer collectivement. Pour ce faire, les chercheurs devront conférer de nouvelles capacités aux surfaces et aux interfaces, ce qui nécessitera à son tour une miniaturisation supplémentaire de la technologie. Les films élastomères diélectriques sont légers, flexibles, silencieux, économes en énergie et économiques à fabriquer.


Gant intelligent pour l’industrie 4.0 : Connecter la main physique au monde virtuel


Plus d’information:
Conférence : www.beckhoff.com/en-en/company … ailseite_352371.html

Fourni par l’Université de la Sarre

Citation: Les films intelligents facilitent l’interaction homme-machine (2022, 24 mai) récupéré le 24 mai 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-05-smart-human-machine-interaction.html

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