Brevet FR2831700A1 — publié le 20030502

L'invention concerne un procédé permettant de transmettre à l'homme les valeurs d'une grandeur physique (distance, vitesse, altitude, niveau de gris, etc. ) ou un code (alphabet etc. ) par des sensations tactiles et des exemples de dispositifs de mise en oeuvre de ce procédé. La transmission d'une grandeur physique (distance, vitesse, pression, altitude, niveau sonore, niveau de gris, tension etc. ) ou d'un code (alphabet etc. ) à un être humain se fait généralement par le biais d'une interface visuelle ( vu-mètre ) affichant la valeur de la grandeur de manière analogique (cadran à aiguille) ou numérique (afficheur). Dans certains cas il est fait appel à une interface sonore formant par exemple un son d'autant plus aigu que la valeur de la grandeur est élevée. Les techniques précédemment citées et leurs variantes ont l'inconvénient de faire appel soit à la vue, soit à l'audition qui dans certaines circonstances ne sont pas disponibles ou gagneraient à être entièrement consacrées à d'autres tâches plus prioritaires. Citons par exemple le cas d'aides techniques pour personnes atteintes de déficiences visuelles ou auditives, les situations de pilotage où les sens visuels et auditifs sont déjà occupés, la communication avec l'ordinateur. Le procédé selon l'invention fournit un moyen de percevoir les valeurs d'une grandeur ou d'un code par le sens tactile. Le système est composé de jusqu'à huit vibreurs constitués d'un moteur miniature à courant continu à balourd inséré dans un cylindre de protection. Chacun des huit vibreurs est respectivement en contact avec l'index, le majeur, l'auriculaire et le petit doigt de la main droite et de la main gauche. L'ensemble pouvant se tenir sur un volant, ou une tige, le pouce servant à saisir le support de l'interface. Le moteur est commandé par un courant (ou une tension) modulé par des signaux alternatifs de période T. La grandeur est codée de la façon suivante : Le premier vibreur représente un premier intervalle de valeur, le second l'intervalle suivant etc. On obtient de cette façon jusqu'à huit valeurs pour la grandeur. A l'intérieur de chaque intervalle une valeur élevée de la grandeur est codée par une valeur élevée du courant (ou tension) de commande du moteur associée à une valeur élevée de la période T du signal modulant. Ceci produit sous l'index une vibration forte et saccadée. Une valeur faible de la grandeur est codée par une valeur faible du courant (ou tension) de commande du moteur associée à une période faible de la période T du signal modulant. Ceci produit sous l'index une vibration faible et lisse. On passe de la valeur élevée de la grandeur à la valeur faible en réduisant simultanément le courant (ou tension) de commande du moteur et la période T du signal modulant. Cette variation peut être progressive, ou se faire par paliers suivant les besoins de l'utilisation. Suivant la nature de la grandeur à coder, on peut avoir à inverser le code, c'est à dire choisir pour la valeur élevée de la grandeur le code précédemment décrit donnant la sensation faible et lisse et pour la valeur faible de la grandeur le code donnant la sensation forte et saccadée. L'envoi d'une vibration brève et très intense code une variation brutale (en échelons) de la grandeur dans l'intervalle correspondant au vibreur en action. Cette vibration élevée s'obtient par l'envoi d'impulsions de courant (ou tension) au moteur. Ces impulsions de courant (ou tension) sont d'autant plus élevées que l'échelon de variation de la grandeur est élevé. Ceci se traduit par des secousses tactiles d'autant plus importantes que la variation en échelon de la grandeur est élevée. Ce codage permet de mettre en évidence les petites variations brutales de la grandeur imperceptibles à l'échelle principale. Une variante du procédé consiste à n'utiliser que quatre vibreurs ou moins répartis sur une seule main. Une autre variante consiste à n'utiliser qu'un seul type de vibration à l'intérieur d'un intervalle donné tout en variant ce type d'un intervalle à l'autre, c'est à dire d'un vibreur à l'autre. Enfin une variante encore plus élémentaire du procédé consiste à n'utiliser qu'un seul et même type de vibration pour tous les intervalles c'est à dire pour tous les vibreurs. Un dispositif consacré au codage de l'alphabet pour les non-voyants consiste à utiliser les huit doigts (ou six doigts pour le braille à 6 points) avec la même disposition que celle des claviers destinés aux machines à écrire Braille. Dans ces machines les huit doigts reposent sur huit touches (chaque touche correspond à un point du code braille à huit points, les pouces servant aux barres d'espace). En appuyant simultanément sur une partie des huit touches on écrit un caractère Braille. Le dispositif en question insère un vibreur à l'intérieur de chaque touche. La présence d'un point étant codée par une impulsion de vibration. L'ensemble des touches ayant simultané vibré à un instant donné code le caractère braille en lecture (en utilisant le même ordre d'affectation que pour l'écriture). Ceci donne un dispositif compact de lecture du Braille. Les codes correspondant à chaque lettre défilant automatiquement dans le temps à une cadence réglée par l'utilisateur. Afin que les vibrations soient localisées sur les doigts en contact avec les vibreurs et ne soient pas transmises au boîtier, les vibreurs sont séparés du boîtier par une membrane amortissante de caoutchouc ou de velcro. Un vibreur est activé à la fois, afin que les vibrations ne se transmettent pas d'un doigt à l'autre, une membrane amortissante en mousse sépare les vibreurs. Un second dispositif de mise en oeuvre du procédé consiste à placer quatre vibreurs sur quatre doigts serrant un télémètre laser qui affecte une plage de distance à chaque vibreur et code les distances à l'intérieur de chaque plage par les modulations de vibrations précédemment décrites. Ce dispositif permet au non-voyant de percevoir la profondeur de l'espace devant lui. La figure 1 représente une interface constituée des quatre vibreurs. La figure 2 représente un exemple de codage d'une grandeur (distance, pression, altitude, vitesse etc. ) variant dans le temps. En référence à ces dessins, le dispositif comprend un premier vibreur (1) (figure 1) contenant un moteur à courant continu (2) ayant un volant comportant un balourd sur son axe (3), inséré dans un cylindre de protection (4). Le second vibreur (5) est juxtaposé parallèlement au premier (1), de même pour les deux autres vibreurs. La grandeur G (6) à coder variant au cours du temps est représentée à la figure 2. Par un procédé soit analogique, soit numérique, appartenant au domaine connu on associe à chaque valeur de la grandeur G les signaux de code. Le premier moteur est commandé par un courant (ou tension) Il (figure2). La grandeur G (tO) est codée par un courant (ou tension) d'amplitude A (7) modulé par un signal carré de période T (8). Plus la grandeur G croît, plus l'amplitude et la période des signaux sont élevées. A l'instant tl, il y a un échelon de variation de la grandeur G, ceci se traduit par un pulse de courant (9) d'amplitude B sur le second vibreur. A l'instant t2, il y a un échelon de variation de la grandeur G, moins important en valeur absolue que celle en tl qui est codée par le second vibreur par une impulsion de courant (10) (ou tension) d'amplitude C inférieure à B. Suivant la nature de la grandeur à coder, on peut choisir pour coder les valeurs croissantes de G non pas comme précédemment l'augmentation des amplitudes et des périodes, mais leur diminution. A titre d'exemple non limitatif, chaque vibreur est un cylindre de 5mm de rayon et de 2 cm de haut, leur séparation est de 2 à 3 millimètres. Les techniques de génération des signaux en courant et des impulsions aux moteurs sont du domaine connu. A titre d'exemples supplémentaires de dispositifs d'applications du procédé on peut placer une série de vibreurs sur une souris d'ordinateur et fournir une information d'altitude lorsque l'on déplace la souris sur une image tridimensionnelle à l'écran ou des alarmes diverses. Ceci permet par exemple de faire percevoir sur ordinateur des images tridimensionnelles aux non-voyants, le déplacement sur le plan étant obtenu par le déplacement de la main et la profondeur par l'interface tactile décrite. La série de vibreurs peut être également inséré dans un volant ou un manche de pilotage pour remplacer un cadran visuel, on peut ainsi par exemple tout en gardant la tête haute et les oreilles libres, signaler la vitesse d'un mobile ou le dépassement d'un seuil de vitesse pour son propre véhicule. On peut également utiliser le dispositif comme retour d'information dans un jeux vidéo, pour coder les réserves d'énergie du joueur par exemple, ou la distance d'un poursuivant hors du champ visuel. Revendications 1. Procédé permettant de percevoir les valeurs d'une grandeur ou d'un code par le sens tactile caractérisé en ce que le système est composé de jusqu'à huit vibreurs constitués d'un moteur miniature à courant continu à balourd inséré dans un cylindre de protection, chacun des huit vibreurs est respectivement en contact avec l'index, le majeur, l'auriculaire et le petit doigt de la main droite et de la main gauche, l'ensemble pouvant se tenir sur un volant, ou une tige, le pouce servant à saisir le support de l'interface, le moteur est commandé par un courant (ou une tension) modulé par des signaux alternatifs de période T. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la grandeur est codée de la façon suivante : le premier vibreur représente un premier intervalle de valeur, le second l'intervalle suivant etc, on obtient de cette façon huit valeurs pour la grandeur, à l'intérieur de chaque intervalle une valeur élevée de la grandeur est codée par une valeur élevée du courant (ou tension) de commande du moteur associée à une valeur élevée de la période T du signal modulant, ceci produit sous l'index une vibration forte et saccadée, une valeur faible de la grandeur est codée par une valeur faible du courant (ou tension) de commande du moteur associée à une période faible de la période T du signal modulant, ceci produit sous l'index une vibration faible et lisse, on passe de la valeur élevée de la grandeur à la valeur faible en réduisant simultanément le courant (ou tension) de commande du moteur et la période T du signal modulant, cette variation peut être progressive, ou se faire par paliers suivant les besoins de l'utilisation. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que suivant la nature de la grandeur à coder, on peut avoir à inverser le code, c'est à dire choisir pour la valeur élevée de la grandeur le code précédemment décrit donnant la sensation faible et lisse et pour la valeur faible de la grandeur le code donnant la sensation forte et saccadée. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'envoi d'une vibration brève et très intense code une variation brutale (en échelons) de la grandeur dans l'intervalle correspondant au vibreur en action, cette vibration élevée s'obtient par l'envoi d'impulsions de courant (ou tension) au moteur, ces impulsions de courant sont d'autant plus élevées que l'échelon de variation de la grandeur est élevé, ceci se traduit par des secousses tactiles d'autant plus importantes que la variation en échelon de la grandeur est élevée. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'utilisation se restreint à quatre vibreurs ou moins répartis sur une seule main. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que un seul type de vibration à l'intérieur d'un intervalle donné est utilisé. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le codage de l'alphabet pour les non-voyants consiste à utiliser les huit doigts (ou six doigts pour le braille à 6 points) avec la même disposition que celle des claviers destinés aux machines à écrire Braille, un vibreur étant placé à l'intérieur de chaque touche, la présence d'un point étant codée par une vibration courte produisant une impulsion, les codes correspondant à chaque lettre défilant automatiquement. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les vibreurs sont séparés du boîtier et entre eux par une membrane amortissante afin que les vibrations soient localisées sur le doigt en contact avec le vibreur activé et non transmises par le boîtier. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que quatre vibreurs sont placés sur quatre doigts serrant un télémètre laser qui affecte une plage de distance à chaque vibreur et code les distances à l'intérieur de chaque plage par les modulations de vibrations précédemment revendiquées.