Brevet FR2934066A1 — publié le 20100122

Dispositif de commande à retour haptique La présente invention concerne un dispositif de commande à retour haptique comportant une plaque de support apte à transmettre un retour haptique, tel qu'une vibration, à un utilisateur par exemple après la modification ou la sélection d'une commande. Les dispositifs de commande comportent une plaque de support reliée à des actionneurs pour transmettre un retour haptique à un doigt d'un utilisateur dans une zone de déplacement du doigt. Ainsi, lorsqu'un appui d'un doigt est détecté dans la zone de déplacement, les 10 actionneurs font vibrer la plaque en translation. Dans le cas des dispositifs comportant une zone de déplacement du doigt de forme circulaire, il peut arriver que le retour haptique ne soit pas ressenti uniformément sur toute la zone de déplacement du doigt par l'utilisateur. Le but de la présente invention est donc de proposer un dispositif de commande à 15 retour haptique qui ne présente pas les inconvénients de l'état de la technique. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de commande à retour haptique comportant une plaque de support pour transmettre un retour haptique à un doigt d'un utilisateur dans une zone de déplacement dudit doigt de forme circulaire, un capteur à surface tactile pour détecter un appui dudit doigt dans ladite zone et au moins un 20 actionneur relié à ladite plaque pour générer le retour haptique dans ladite zone lorsqu'un appui est détecté, caractérisé en ce que l'actionneur est configuré pour que le retour haptique soit généré par un mouvement en pivotement de ladite plaque autour d'un axe de rotation, coaxial au centre de ladite zone de déplacement dudit doigt. Selon une ou plusieurs caractéristiques de l'invention, prise seule ou en combinaison, 25 - ladite plaque présente une forme circulaire ou annulaire; - le dispositif comporte un premier et un deuxième actionneurs reliés à ladite plaque pour appliquer un couple de rotation à ladite plaque pour générer le retour haptique, - lesdits actionneurs sont disposés de manière diamétralement opposée, - une des deux liaisons entre la plaque et la partie mobile de l'actionneur comporte un 30 jeu de fonctionnement en translation radiale, - le dispositif comporte des moyens de liaisons entre ladite plaque et la partie mobile des actionneurs réalisés en matière plastique, BRT0277FR SFR 5127 - le dispositif de commande comporte en outre une unité de traitement reliée audit capteur et configurée pour déterminer le sens d'un déplacement élémentaire dudit doigt à partir des signaux issus dudit capteur, et pour moduler au moins un paramètre de commande d'au moins un actionneur, de manière que la résultante de l'effet vibratoire généré par ledit actionneur soit ressentie par ledit doigt selon une même direction et sensiblement à contresens de la direction dudit déplacement élémentaire, - ledit paramètre de commande est modulé de manière que l'actionneur se déplace avec une vitesse plus élevée à contresens du déplacement élémentaire que dans le sens du déplacement élémentaire, - le capteur de déplacement comporte avantageusement un capteur à surface tactile porté par la plaque de support dans la zone de déplacement dudit doigt, tel qu'un capteur de pression à surface tactile, de préférence de type FSR. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description de l'invention, ainsi que des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de commande selon un premier mode de réalisation, - la figure 2 est une vue schématique d'un dispositif de commande réalisé selon un deuxième mode de réalisation, - la figure 3 est une vue schématique d'un dispositif de commande réalisé selon un troisième mode de réalisation, - les figures 4a, 4b et 4c sont des vues d'un dispositif de commande en fonctionnement correspondant au mode de réalisation de la figure 3 et, les figures 5 et 6 sont des graphiques représentant deux exemples de déplacements d'un actionneur en fonction du temps. Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence. L'invention concerne un dispositif de commande à retour haptique, par exemple pour un tableau de commande de véhicule automobile, pour une dalle tactile ou encore pour un écran tactile, pouvant transmettre un retour haptique à un utilisateur ayant par exemple modifié ou sélectionné une commande. Comme représenté sur la figure 1, le dispositif 1 comporte une plaque de support 3 pour transmettre un retour haptique à un doigt d'un utilisateur dans une zone de BRT0277FR SFR 5127 déplacement du doigt de forme circulaire, un capteur à surface tactile 5 pour détecter un appui du doigt dans la zone et au moins un actionneur 7 relié à la plaque 3 pour générer le retour haptique dans la zone lorsqu'un appui est détecté. Le retour haptique est par exemple une vibration produite par un signal de 5 commande sinusoïdal ou par un signal de commande comportant un ou une succession de pulses. De manière avantageuse, l'actionneur 7 comporte une partie fixe et une partie mobile en translation dans un entrefer de la partie fixe, par exemple de l'ordre de 200�m, entre une première et une deuxième position (non représenté). 10 La partie mobile est par exemple un aimant mobile coulissant à l'intérieur d'une bobine fixe ou une bobine mobile coulissant autour d'un aimant fixe, la partie mobile et la partie fixe coopérant par effet électromagnétique. La partie mobile est reliée à la plaque 3 de manière que le mouvement de la partie mobile engendre le mouvement de la plaque 3 pour générer le retour haptique au doigt de 15 l'utilisateur par les déplacements D de l'actionneur 7 dans la zone de déplacement. La plaque 3 présente une forme circulaire ou annulaire dans laquelle s'inscrit la zone de déplacement circulaire du doigt de manière à ajuster les dimensions de la plaque 3 aux dimensions de la zone de déplacement du doigt et ainsi limiter l'encombrement du dispositif. 20 Le capteur de déplacement 5 comporte un capteur à surface tactile porté par la plaque de support 3 dans la zone de déplacement du doigt. On prévoit un capteur de pression à surface tactile, tel qu'un capteur de pression à surface tactile de technologie FSR pour � Force Sensing Resistor � en anglais, c'est-à-dire utilisant des résistances sensibles à la pression. 25 Ces capteurs comprennent des couches semi-conductrices souples prises en sandwich entre par exemple une couche conductrice et une couche résistive. En exerçant une pression ou un glissé sur la couche FSR, sa résistance ohmique diminue permettant ainsi, par application d'une tension électrique adaptée, de mesurer la pression appliquée et / ou la localisation de l'endroit où la pression est exercée. 30 Selon une conception différente de la technologie FSR, le capteur tactile comprend deux feuilles souples de support espacées l'une de l'autre par des entretoises élastiques et portant sur des faces mutuellement en regard des éléments permettant de réaliser un contact électrique lors de la compression du capteur. BRT0277FR SFR 5127 L'actionneur 7 est configuré de manière que le retour haptique soit généré par un mouvement en pivotement de la plaque 3 autour d'un axe de rotation I, coaxial au centre de la zone de déplacement dudit doigt. Selon un premier mode de réalisation représenté sur la figure 1, la plaque 3 comporte un axe de rotation I matériel pour guider la plaque 3 en pivotement (selon la flèche dR). Selon un deuxième mode de réalisation représenté sur la figure 2, le dispositif 1 comporte un premier et un deuxième actionneurs 7a, 7b reliés à la plaque 3 de manière à appliquer un couple de rotation C à la plaque 3 pour générer le retour haptique. Dans ce cas, l'axe de rotation I ne présente pas d'axe matériel ce qui permet de limiter le bruit parasite. Les actionneurs 7a, 7b sont par exemple disposés de manière à entraîner la plaque 3 en translation selon des directions Dl, D2 perpendiculaires et selon un sens adapté pour appliquer un couple de rotation C à la plaque 3. Selon une autre réalisation représentée sur la figure 3, lesdits actionneurs 7a, 7b sont disposés de manière diamétralement opposée de manière à appliquer un couple de rotation C à la plaque 3. Dans les trois modes de réalisation, l'axe I est formé au centre de la plaque 3. Le ressenti obtenu est alors uniforme pour l'utilisateur dans toute la zone de déplacement du doigt. Les figures 4a, 4b et 4c illustrent un dispositif de commande 1 en fonctionnement correspondant au mode de réalisation de la figure 3. On prévoit qu'une des deux liaisons entre la plaque 3 et la partie mobile de l'actionneur 7b, comporte un jeu de fonctionnement J en translation radiale de manière à ne pas bloquer le pivotement de la plaque 3. Par exemple, la partie mobile de chaque actionneur 7a, 7b comporte un support 10a, 10b, présentant par exemple la forme d'une tige, reliée à la plaque 3. On prévoit un jeu de fonctionnement J en translation radiale entre un support 10b et la plaque 3. Alternativement, on prévoit que le dispositif 1 comporte des moyens de liaisons entre la plaque 3 et la partie mobile des actionneurs 7a, 7b réalisés en matière plastique. Par exemple, on prévoit des supports 10a, 10b en matière plastique. La compliance de la matière plastique suffit pour absorber les déformations des liaisons entre la plaque 3 et les supports 10a, 10b des actionneurs respectifs 7a, 7b. Cette réalisation permet la limitation des bruits parasites lors du pivotement de la plaque 3. BRT0277FR SFR 5127 En fonctionnement, la plaque 3 pivote autour de l'axe de rotation I entre une première (figure 4a) et une deuxième position (figure 4c). La figure 4b est une représentation intermédiaire. Sur la figure 4a, les parties mobiles des actionneurs 7a, 7b sont en butée dans les parties fixes 8a, 8b. Puis, sur la figure 4b, la partie mobile du premier actionneur 7a se déplace en translation selon une direction Dl et la partie mobile du deuxième actionneur 7b se déplace en translation selon une direction D2, parallèle à la direction D1, en sens opposé, de manière à générer un couple de rotation à la plaque 3. Ensuite, sur la figure 4c, les parties mobiles des actionneurs 7a sont en butée dans les parties fixes 8a, 8b en deuxième position. Les signaux de commande sont périodiques. On peut aussi envisager des signaux de commande de type pulse ou ayant des fréquences variables au cours du temps. Selon une première variante, les paramètres des signaux de commande sont modulés de manière que les actionneurs 7a, 7b se déplacent avec la même vitesse dans le sens horaire que dans le sens antihoraire. On a représenté sur la figure 5 un graphique du déplacement S1a d'un actionneur en fonction du temps entre une première position et une deuxième position. L'actionneur se déplace sur la première demi-période TI de la première à la deuxième position à la même vitesse que la deuxième demi-période T2 de la deuxième à la première position. On choisit de préférence des périodes Ti et T2 correspondant aux fréquences de résonnance du dispositif 1. Selon une deuxième variante de réalisation, le dispositif de commande 1 comporte une unité de traitement 9 reliée au capteur 5. L'unité 9 est configurée pour déterminer le sens d'un déplacement élémentaire du doigt à partir des signaux issus du capteur 5, et pour moduler au moins un paramètre de commande d'au moins un actionneur, de manière que la résultante de l'effet vibratoire généré par l'actionneur 7 soit ressentie par le doigt selon une même direction et sensiblement à contresens de la direction du déplacement élémentaire. Le sens du déplacement élémentaire est par exemple déduit de deux informations successives de signaux de positions issus du capteur de déplacement 5. BRT0277FR SFR 5127 En appliquant ainsi des signaux de commande spécifiques à l'actionneur 7, on génère un retour haptique à contresens qui est mieux perçu par l'utilisateur. Par exemple, les paramètres des signaux de commande sont modulés de manière que l'actionneur 7 déplace avec une vitesse plus élevée à contresens du déplacement élémentaire que dans le sens du déplacement élémentaire. La figure 6 représente un exemple de graphique du déplacement S2a d'un actionneur en fonction du temps entre une première position et une deuxième position. Sur une période du déplacement de va-et-vient de l'actionneur 7 entre ces deux positions, l'actionneur 7 se déplace sur la première demi-période T1 de la deuxième position vers la première position beaucoup plus rapidement et se déplace plus lentement sur la deuxième demi-période T2 de la première position vers la deuxième position. Le déplacement plus rapide de l'actionneur est mieux ressenti par l'utilisateur qu'un déplacement plus lent. Ainsi, la résultante de l'effet vibratoire généré par l'actionneur est mieux ressentie par l'utilisateur de la deuxième position vers la première position, à contresens du déplacement du doigt. On peut ainsi simuler une molette mécanique par une surface plane générant un retour haptique pour par exemple informer un utilisateur d'un changement de commande ou de la sélection d'une commande dans un menu déroulant, par exemple pour informer l'utilisateur d'un changement de la température par un retour haptique tactile. On comprend qu'en générant un retour haptique par un mouvement en pivotement de la plaque 3 autour d'un axe de rotation I, l'utilisateur perçoit un retour haptique uniformément dans toute la zone de déplacement du doigt. BRT0277FR SFR 5127 REVENDICATIONS1. Dispositif de commande à retour haptique comportant une plaque de support (3) pour transmettre un retour haptique à un doigt d'un utilisateur dans une zone de déplacement dudit doigt de forme circulaire, un capteur à surface tactile (5) pour détecter un appui dudit doigt dans ladite zone et au moins un actionneur (7) relié à ladite plaque (3) pour générer le retour haptique dans ladite zone lorsqu'un appui est détecté, caractérisé en ce que l'actionneur (7) est configuré pour que le retour haptique soit généré par un mouvement en pivotement de ladite plaque (3) autour d'un axe de rotation (I), coaxial au centre de ladite zone de déplacement dudit doigt. 2. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite plaque (3) présente une forme circulaire ou annulaire. 3. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un premier et un deuxième actionneurs (7a, 7b) reliés à ladite plaque (3) pour appliquer un couple de rotation (C) à ladite plaque (3) pour générer le retour haptique. 4. Dispositif de commande selon la revendication 2 prise ensemble avec la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits actionneurs (7a, 7b) sont disposés de manière diamétralement opposée. 5. Dispositif de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une des deux liaisons entre ladite plaque (3) et la partie mobile de l'actionneur (7b) comporte un jeu de fonctionnement en translation radiale. 6. Dispositif de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de liaisons entre ladite plaque (3) et la partie mobile des actionneurs (7a, 7b) réalisés en matière plastique. 7. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de traitement (9) reliée audit capteur (5) et configurée pour déterminer le sens d'un déplacement élémentaire (dU) dudit doigt à partir des signaux issus dudit capteur (5), et pour moduler au moins un paramètre de commande d'au moins un actionneur (7), de manière que la résultante de l'effet vibratoire généré par ledit actionneur (7) soit ressentie par ledit doigt selon une même direction et sensiblement à contresens de la direction dudit déplacement élémentaire (dU). 8. Dispositif de commande selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit paramètre de commande est modulé de manière que l'actionneur (7) se déplace avec une BRT0277FR SFR 5127vitesse plus élevée à contresens du déplacement élémentaire que dans le sens du déplacement élémentaire. 9. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur de déplacement (5) comporte un capteur à surface tactile porté par la plaque de support (3) dans la zone de déplacement dudit doigt. 10. Dispositif de commande selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur de pression à surface tactile, tel qu'un capteur de pression à surface tactile de type FSR. BRT0277FR SFR 5127