Toucher et sentir à distance: la nouvelle tendance des TIC?
La communication haptique est souvent considérée comme l'une des technologies révolutionnaires dans le domaine de l'interaction homme-machine, et permet d'approfondir l'interaction à distance entre les utilisateurs. Néanmoins, bien que le sujet de l'interaction haptique via une interface homme-machine (IHM) ne date pas d'hier, il y a encore beaucoup à faire pour établir des méthodes et technologies adaptées pour le traitement et la communication efficaces des signaux haptiques. Ainsi, le projet financé par l'UE PROHAPTICS (Haptic Signal Processing and Communications) a donc été lancé. Au cours des cinq dernières années, le professeur Eckehard Steinbach de la TU Munich et son équipe ont développé une série de nouvelles méthodes et technologies innovantes pour la communication haptique. Dans cet entretien exclusif avec le magazine research*eu consacré aux résultats, il discute de ses attentes pour ce domaine de recherche relativement récent, les applications potentielles et son désir de développer davantage la technologie depuis la clôture du projet. Quelles sont vos prédictions concernant l'émergence de la communication haptique dans le marché des TIC? L'un des scénarios d'application envisagés est la télé-opération à retour haptique, où l'utilisateur interagit avec un environnement à distance par le biais d'une IHM. Dans ce contexte, l'utilisateur contrôle à distance un système robotisé équipé de capteurs et de commandes. L'interaction des forces et les moments de force sont captés lorsque le télé-chirurgien est en contact avec des objets à distance, et ils sont représentés par retour haptique à l'opérateur. Ainsi, l'utilisateur est en mesure de voir et d'écouter ce qui se passe dans la salle d'opération, et peut même ressentir les interactions. De nombreuses études ont démontré que le retour haptique améliore l'exécution des tâches et la sensation d'être présent. L'objectif à long terme de cette recherche est de rendre la télé-opération totalement transparente, ce qui signifie que l'utilisateur sera plus en mesure de savoir si une tâche est effectuée localement ou à distance par l'IHM. Ces travaux de recherche sont complétés par des examens sur les écrans tactiles et le retour tactile, qui permettrait à un utilisateur de ressentir la texture d'un objet via l'IHM. Plusieurs étapes viennent à peine d'être entreprises pour permettre aux appareils mobiles conventionnels comme les smartphones de générer un retour haptique. Il est aujourd'hui techniquement possible de moduler localement la friction entre le doigt et l'écran d'un appareil mobile de manière à ce que les profils tactiles ou les textures s'affichent à l'écran. Cela, à mon avis, démontre l'énorme potentiel pour de nouveaux types d'application qui permettront à l'utilisateur d'explorer des objets sur Internet, non seulement visuellement, mais également tactilement. Quels seraient les avantages concrets de l'interaction homme-machine sur la base de la communication haptique? Tous les jours, nous nous appuyons constamment sur les modalités haptiques lorsque nous interagissons avec notre environnement. Sans les capacités de manipulation et de détection haptique, cette interaction serait extrêmement limitée. Il reste que l'interaction physique ne se produit que localement dans notre environnement direct. Avec des IHM haptiques appropriées et de bonnes approches de communication haptique, ces interactions peuvent également s'effectuer au-delà des obstacles, comme la distance ou la taille. L'interaction et la communication haptiques offrent également un énorme potentiel pour les malvoyants. Beaucoup d'informations peuvent être communiquées par le biais de la modalité haptique. Pouvez-vous nous donner quelques exemples d'applications possibles à l'avenir? Les systèmes de télé-opération mentionnés plus tôt sont déjà utilisés et sont exploités pour des applications comme le télé-entretien, la téléchirurgie etc. Avec l'avènement des nouvelles interfaces haptiques, et notamment les écrans tactiles, des applications totalement innovantes sont possibles. Par exemple, imaginez un magasin en ligne qui permet à l'utilisateur d'explorer visuellement un produit mais également de le toucher avant de l'acheter, ou encore que votre époux ou épouse se trouve dans un magasin de meubles et vous envoie une photo du sofa qu'il/elle veut acheter. Votre première question après avoir vu la photo pourrait être de savoir quel est le tissu utilisé? Quelle est sa texture, est-il confortable ou non? Grâce à la communication haptique, vous pourrez par exemple glisser votre smartphone sur le sofa, enregistrer les signaux de vibration captés en utilisant des capteurs d'accélération intégrés, compresser et transmettre les signaux pour enfin les afficher à distance. Il sera donc possible de faire une expérience haptique à distance. Si vous n'aimez pas le tissu en question, vous pourrez faire une recherche dans une base de données pour trouver d'autres tissus similaires ou ayant exactement le toucher que vous recherchez. Une autre application sera par exemple un système de vidéo-conférence où vous pourrez haptiquement interagir avec vos enfants pendant votre voyage d'affaires. Grâce à ces systèmes, vous serez plus présent, ce qui est une nette amélioration par rapport aux solutions actuelles. Dans quelle mesure PROHAPTICS contribue-t-il à ces applications? PROHAPTICS a développé une série d'algorithmes, de codecs et de protocoles qui permettront une communication haptique à distance pour des modalités haptiques kinesthésiques et tactiles. Les solutions développées sont androcentriques dans le sens qu'elles considèrent et exploitent les limites du système de perception haptique humain. De cette manière, les informations non perçues ne sont pas transmises. Les programmes de communication haptique sont très efficaces en ce qui concerne les ressources de communication nécessaires et peuvent être utilisés pour des interactions à distance dans un environnement réel et virtuel. Nous avons également proposé des solutions qui permettent à plusieurs utilisateurs d'interagir physiquement et naturellement avec le même objet dans un environnement virtuel. Quelles sont les contributions de vos travaux aux problèmes auxquels est confronté le domaine? Nous étions les premiers à aborder la communication haptique d'un point de vue technique et d'ingénierie. Certaines de nos approches sont uniques et innovantes et je crois que je peux honnêtement dire que nous avons contribué considérablement fait progresser ce domaine émergent. Par exemple, nous avons proposé une approche d'encodage perceptuel à zone morte (perceptual deadband coding) pour réduire les données de communication haptique. Cette approche fonctionne avec des signaux haptiques selon différents degrés de liberté. Associée à des architectures de contrôle de passivité, elle peut être utilisée dans les scénarios de télé-opération connectés où le retard de communication entre les deux côtés compromet la stabilité du système. Pouvez-vous nous expliquer le modèle mathématique que vous avez développé? Ce modèle associe plusieurs des limites connues de la perception haptique humaine avec certaines restrictions que nous avions initialement décrites dans un cadre commun, qui peuvent être utilisées pour décider si un changement de signal haptique est perceptible par l'homme ou non. D'après ce modèle, des programmes de réduction de données de pointe peuvent être conçus. Une autre application du modèle est la définition de paramètres de qualité objective, qui remplace (au moins partiellement) le besoin d'effectuer de longues études d'utilisateurs très coûteuses. Avec un peu de chance, ces approches accéléreront les progrès dans ce domaine. Maintenant que le projet est clôturé, avez-vous prévu d'exploiter ou d'approfondir les résultats? Oui, avec deux des candidats en post-doctorat impliqués dans le projet PROHAPTICS, nous sommes actuellement en train d'étudier comment commercialiser les résultats sélectionnés et établir une start-up dans ce secteur. Nous avons beaucoup de chance étant donné que notre demande de validation de concept ROVI du CER a été acceptée. Cela nous permettra de mieux comprendre le potentiel commercial de nos résultats les 18 prochains mois et de produire des prototypes en collaboration avec nos clients potentiels. PROHAPTICS Financé au titre de FP7-IDEAS-ERC. page du projet sur CORDIS
Pays
Allemagne