Brevet FR3015065A1 — publié le 20150619

Système avionique comportant une interface haptique Le domaine de l'invention est celui des Interactions Homme-Système encore appelés « IHS » destinées principalement aux applications avioniques. Dans les cockpits modernes, la planche de bord comporte de grands écrans de visualisation. Ceux-ci sont contrôlés par plusieurs calculateurs et présentent des informations de diverses natures ayant des aspects graphiques et sémantiques différents. Le ou les pilotes doivent pouvoir agir sur le système avionique soit en demandant des affichages particuliers, soit en ajoutant, en supprimant, en modifiant ou en validant des données. Actuellement, ces fonctions d'interaction sont assurées par une interface de type « WIMP », acronyme anglais signifiant « Windows, Icons, Menus and Pointing device ». Ce type d interface comporte un affichage particulier des éléments interactifs tels que des boutons graphiques, des boîtes de dialogue ou des listes déroulantes. Il suffit alors d'interagir directement sur ces éléments par le biais d'écrans tactiles ou de curseurs graphiques contrôlés soit par des dispositifs appelés « Cursor Control Device » ou « CCD », soit par des surfaces tactiles ou « touchpads » avioniques. Actuellement, il est possible d'ajouter sur une surface tactile une fonction dite haptique permettant de donner une sensation tactile qui est généralement une vibration à une fréquence et une intensité déterminée. On réalise alors des interfaces appartenant à la famille des interfaces dites « post-WIMP » qui permettent d'interagir de façon plus évoluée avec n'importe quel type d'élément graphique. L'interaction n'est plus limitée aux seules interfaces graphiques de type « WIMP ». Un retour haptique sur la manipulation de ces IHS sophistiquées permet d'affiner la représentation cognitive que se fait l'utilisateur de cet environnement interactif. Ainsi, la demande de brevet WO 01/23911 intitulée « Method and apparatus for multi- dimensional data modeling and analysis using a haptic interface device » décrit un dispositif permettant d'améliorer la perception tridimensionnelle de données géophysiques. La demande de brevet WO 02/073587 intitulée « Haptic interface for laptop computers and other portable devices » décrit un dispositif combinant effet haptique et effet tactile dans un touchpad d'ordinateur portable. Dans un certain nombre d'applications dont le domaine aéronautique, l'utilisation de commandes haptiques permet de remplacer ou de compléter les habituelles commandes graphiques. Elles permettent en particulier de gérer des informations graphiques représentées sur des surfaces de visualisation de grande taille dites « seamless » où la gestion d'un curseur graphique pouvant parcourir toute la surface d'affichage n'est pas nécessairement facile à assurer. Plus précisément, l'invention a pour objet un système de visualisation comprenant au moins : - un dispositif de visualisation affichant une pluralité de formats 15 graphiques et ; - des moyens de désignation de ladite pluralité de formats graphiques comportant des moyens agencés de façon à assurer une sensation haptique ; caractérisé en ce qu'au moins une fonction concernant un premier format 20 graphique ne comporte aucune indication graphique affichée et n'est signalée uniquement que par une sensation haptique dédiée à ladite fonction lorsque les moyens de désignation désignent ledit premier format graphique ou son voisinage immédiat. Avantageusement, les moyens de désignation comportent un 25 pavé tactile indépendant du dispositif de visualisation ou une souris haptique ou un joystick haptique et un curseur graphique affiché sur l'écran du dispositif de visualisation piloté par ledit pavé tactile. Avantageusement, les moyens de désignation comportent une surface tactile transparente, montée sur l'écran du dispositif de visualisation. 30 Avantageusement, lorsque le premier format graphique masque un second format graphique et lorsque les moyens de désignation touchent ou sont au voisinage dudit premier format graphique, une sensation haptique spécifique est émise, différente des autres sensations haptiques émises par le système, la fonction étant une fonction de substitution du premier format 35 graphique par ledit second format graphique masqué. Avantageusement, la substitution du premier format graphique par le second format est assurée par un positionnement des moyens de désignation sur ledit premier format graphique pendant une durée prédéterminée. Avantageusement, la substitution du premier format graphique par le second format est assurée par un mouvement prédéterminé des moyens de désignation sur ledit premier format graphique. Avantageusement, lorsque le premier format masque une pluralité de formats, une sensation haptique spécifique est émise, différente des 10 autres sensations haptiques émises par le système, la fonction étant au moins une fonction de détection de ladite pluralité de formats masqués. Avantageusement, lorsque le premier format graphique ne comporte aucune fonction de mise en oeuvre et constitue une zone passive et que les moyens de désignation touchent ou sont au voisinage dudit 15 premier format graphique, une sensation haptique déterminée est émise et le curseur graphique est automatiquement envoyé au-delà du premier format graphique, dans sa dernière direction de déplacement. Avantageusement, lorsque le premier format graphique ne comporte aucune fonction de mise en oeuvre et constitue une zone passive 20 et que les moyens de désignation touchent ou sont au voisinage des frontières dudit premier format graphique, une sensation haptique spécifique est émise, différente des autres sensations haptiques émises par le système. Avantageusement, les différentes sensations haptiques comportent soit des fréquences de vibration différentes, soit des amplitudes 25 de vibration différentes, soit des modulations d'amplitude de vibration différentes, soit des durées différentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non 30 limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles : La figure 1 représente l'ensemble du système de visualisations d'un cockpit d'aéronef ; La figure 2 représente, à un instant donné, la configuration des formats affichés sur ledit système de visualisations ; La figure 3 représente le synoptique fonctionnel du système de visualisations ; Les figures 4, 5, 6 et 7 représentent quatre exemples de mises en oeuvre des moyens haptiques selon l'invention. A titre d'exemple, la figure 1 représente l'ensemble du système de visualisations d'un cockpit d'aéronef. Dans cette exemple, le système comporte huit visualisations ou « Displays Units » DU disposés devant les membres d'équipage. Généralement, les visualisations sont des dispositifs à cristaux liquides. La figure 2 représente, à un instant donné, la répartition des formats d'images affichés sur les visualisations précédentes. Chaque format est représenté par un rectangle noir épais. Comme on le voit sur la figure 2, les formats ne correspondent pas nécessairement à la taille des écrans de visualisation. Ainsi, un format F peut être affiché sur deux écrans adjacents ou n'occuper qu'une partie d'écran. Certains formats notés Fm, représentés en pointillés sur la figure 2, représentent des formats « cachés » qui ne peuvent être affichés que sur commande. D'autres formats notés FI sont des formats dits « interdits » que l'utilisateur ne peut modifier directement par les moyens d'interaction. Pour l'ensemble des formats, les coordonnées d'un point affiché M(x, y) sont affichés dans le repère (X, Y) commun à l'ensemble des formats. La figure 3 représente le synoptique fonctionnel du système de visualisations selon l'invention dans le cas où les moyens de désignation comportent un curseur graphique affiché sur l'écran du dispositif de visualisation piloté par une dalle tactile. On obtient un schéma très voisin lorsque les moyens de désignation comportent une souris haptique ou un joystick haptique. Les moyens de désignation peuvent être également des dalles tactiles transparentes disposées sur les dispositifs de visualisation. Sur ce schéma, les flèches indiquent le sens des liaisons fonctionnelles ou des transmissions de données. L'ensemble du système de visualisations comprend : - l'ensemble des dispositifs de visualisation ou « Displays Units » ou DU affichant les différents formats référencés dans un repère (x, y) ; - un gestionnaire de configuration GC des différents formats ; - un dispositif tactile et haptique DTH comprenant une surface tactile comportant des moyens de reconnaissance tactile IHMT et des moyens de génération de sensation haptique IHMH. La surface tactile fonctionne en coordonnées relatives notées DeltaX et DeltaY. Ainsi, le curseur graphique étant positionné à un point M(x, y) sur un des formats, les mouvements réalisés par l'utilisateur sur la dalle tactile se traduisent par des variations de position du curseur valant DeltaX et DeltaY ; - un contrôleur des interfaces homme-système ou CIHS qui réalise l'interface avec les DUs, le gestionnaire de configuration et le dispositif tactile et haptique. A tout instant, le CIHS connaît la configuration du système de visualisation, les types, les positions et les dimensions des formats affichés et les applications représentées par ces formats. Il connaît également la position du curseur. Les principales fonctions du CIHS sont : - gestion du curseur graphique en fonction des informations issues du DTH : détermination de sa position dans les différents formats affichés, information aux formats de la présence du curseur graphique ; - gestion des fonctions haptiques en fonction des informations délivrées par les formats ; - gestion des demandes de configuration/reconfiguration au GC. Les nouvelles fonctions de mise en oeuvre des formats graphiques selon l'invention sont réalisées au moyen du gestionnaire de configuration GC, du dispositif tactile et haptique DTH et du contrôleur des interfaces homme-système ou CIHS. Ces nouvelles fonctions sont mises en oeuvre par les logiciels dédiés à ces différents moyens. L'objet de l'invention est de réaliser différentes fonctions de mise en oeuvre des formats graphiques sans indication graphique affichée. 35 Chaque fonction est signalée uniquement par une sensation haptique dédiée à ladite fonction de mise en oeuvre lorsque les moyens de désignation sont sur ledit premier format graphique ou dans son voisinage immédiat. La sensation haptique est due à une vibration particulière de la dalle tactile. Les différentes sensations haptiques selon l'invention 5 comportent soit des fréquences de vibration différentes, soit des amplitudes de vibration différentes, soit des modulations d'amplitude de vibration différentes allant par exemple en augmentant ou en diminuant, soit des durées différentes. La sensation haptique peut être localisée au niveau du doigt de l'utilisateur dans la mesure où la surface tactile détermine sa 10 position. Il est également possible, si l'utilisateur met en contact simultanément plusieurs doigts avec la surface tactile pour, par exemple, réaliser un geste particulier, développer des sensations haptiques différentes sous chaque doigt, fonction du contexte et du format désigné. 15 A titre d'exemples non limitatifs, les figures 4, 5, 6 et 7 représentent quatre exemples de mises en oeuvre des moyens haptiques selon l'invention. Sur ces différentes figures, on a représenté à gauche une vue partielle d'un système de visualisation comportant un format affiché F et un curseur C représenté par deux V placés tête-bêche, la flèche blanche 20 indiquant le sens de l'action et à droite un dispositif tactile et haptique DTH, la sensation tactile étant représentée par des cercles concentriques en pointillés. La figure 4 représente la mise en oeuvre de l'invention en cas de présence d'un format masqué. Lorsqu'un premier format graphique FI 25 masque un second format graphique F2, si le curseur C touche ou est au voisinage des frontières du premier format graphique F1, une sensation haptique spécifique est émise, différente des autres sensations haptiques émises par le système signalant à l'utilisateur la présence d'un second format caché F2, la fonction de mise en oeuvre étant une fonction de 30 substitution du premier format graphique par ledit second format graphique masqué. A titre d'exemple, la « zone frontalière » de mise en oeuvre de cette fonction représente soit un pourcentage constant de la surface du premier format affiché, soit une zone frontalière de taille constante. La sensation haptique peut être une vibration qui s'amplifie depuis 35 l'apparition du second format jusqu'à la substitution complète du premier format par le second format si l'utilisateur maintient le curseur suffisamment longtemps dans la zone frontalière. Ce remplacement ou cette reconfiguration est contrôlée par le CIHS. Cette reconfiguration peut être définitive ou temporaire, permettant l'apparition pendant une durée déterminée du second format. La substitution du premier format graphique par le second format peut être assurée par un mouvement prédéterminé des moyens de désignation sur le premier format graphique. La validation du remplacement du premier format par le second peut également exiger une opération supplémentaire de la part de l'utilisateur, comme la validation par un « click » sur un bouton de commande situé au voisinage de la surface tactile. Bien entendu, l'opération inverse est possible et on peut retourner aisément à l'affichage du premier format. En fait, ce signal haptique rend l'interaction explicite sans ajout de symboles graphiques superflus qui prennent nécessairement de la place. Les figures 5 et 6 représentent la mise en oeuvre de l'invention en cas de présence de format « interdit ». On entend par format interdit une zone où le curseur ne peut pas avoir d'actions. L'objet de ces zones est de sécuriser des données qui ne doivent pas être modifiées de façon inopportune. Sur les figures 5 et 6, cette zone est figurée par un panneau d'interdiction de stationner. Dans ce cas, lorsque le curseur C touche ou est au voisinage des frontières du format graphique interdit FI, une sensation haptique déterminée est émise. Il est préférable que cette sensation haptique soit désagréable de façon à décourager l'utilisateur d'entrer dans cette zone. Une sensation haptique désagréable peut être obtenue en générant un signal périodique dont l'amplitude est en dents de scie, par exemple. Le curseur graphique peut alors être automatiquement envoyé au-delà du premier format graphique, dans sa dernière direction de déplacement comme on le voit sur la figure 6, signalant ainsi à l'utilisateur la présence d'une zone interdite sans que l'utilisateur perde du temps à déplacer son curseur dans une zone inactive dont les paramètres ne peuvent être changés. Il est préférable d'envoyer le curseur dans la direction de son dernier déplacement de façon que l'utilisateur puisse le retrouver facilement, le format interdit pouvant avoir des dimensions importantes. Le « saut » du curseur au-delà du format graphique interdit FI peut être accompagné d'un effet haptique. Le signal haptique peut être modulé en fonction de la distance parcourue par le curseur pour qu'intuitivement l'utilisateur détermine l'ordre de grandeur de la longueur du saut. Il peut être accompagné également d'une trace éphémère permettant à l'utilisateur de le suivre du regard. Ainsi, cette fonction de mise en oeuvre permet d'atteindre plus rapidement les zones interactives tout en prenant conscience des sauts de curseur. En effet, un signal haptique particulier et reconnaissable permet de comprendre que la disparition du curseur est voulue et non erronée. On peut également forcer le curseur à rester dans une zone spécifique située entre plusieurs formats interdits. La DTH récupère alors les DeltaX et les DeltaY en fonction de la topologie de la zone. La figure 7 représente la mise en oeuvre de l'invention en cas de présence d'une pluralité de formats superposés. A titre d'exemple, ces formats peuvent représenter les différentes pages d'une documentation. 15 Dans le cas de la figure 7, trois formats sont représentés noté F1, F2 et F3. Le premier format F1 masque les deux autres. Une sensation haptique spécifique est alors émise lorsque le curseur C touche ou est au voisinage des frontières du format graphique visible F1, différente des autres sensations haptiques émises par le système, la fonction de mise en oeuvre 20 étant au moins la détection de ladite pluralité de formats masqués. Il est également possible de faire varier la sensation haptique lorsque l'on passe d'un format à un autre, comme si l'on parcourait les différents formats, permettant de les sélectionner et de les faire apparaître sur l'écran de visualisation. La sensation haptique permet de prendre conscience de 25 données numériques correspondant, par exemple, à un saut de plusieurs pages, comme lorsque l'opérateur tourne un rotacteur. Pour plus d'efficacité, les informations haptiques peuvent être accompagnées d'informations sonores ou d'informations visuelles. On a cité, 30 à titre d'exemple, la possibilité que le curseur laisse une trace éphémère lors de ses déplacements automatiques REVENDICATIONS1. Système de visualisation comprenant au moins : - un dispositif de visualisation (DU) affichant une pluralité de formats graphiques (F) et ; - des moyens de désignation (DTH) de ladite pluralité de formats 5 graphiques comportant des moyens (IHMH) agencés de façon à assurer une sensation haptique ; caractérisé en ce qu'au moins une fonction concernant un premier format graphique ne comporte aucune indication graphique affichée et n'est signalée uniquement que par une sensation haptique dédiée à ladite fonction 10 lorsque les moyens de désignation désignent ledit premier format graphique ou son voisinage immédiat. 2. Système de visualisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de désignation comportent un pavé tactile (DTH) 15 indépendant du dispositif de visualisation ou une souris haptique ou un joystick haptique et un curseur graphique (C) affiché sur l'écran du dispositif de visualisation piloté par ledit pavé tactile. 3. Système de visualisation selon la revendication 1, caractérisé 20 en ce que les moyens de désignation comportent une surface tactile transparente, montée sur l'écran du dispositif de visualisation. 4. Système de visualisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lorsque le premier format graphique (F1) 25 masque un second format graphique (F2) et lorsque les moyens de désignation touchent ou sont au voisinage dudit premier format graphique, une sensation haptique spécifique est émise, différente des autres sensations haptiques émises par le système, la fonction étant une fonction de substitution du premier format graphique par ledit second format 30 graphique masqué. 5. Système de visualisation selon la revendication 4, caractérisé en ce que la substitution du premier format graphique par le second formatest assurée par un positionnement des moyens de désignation sur ledit premier format graphique pendant une durée prédéterminée. 6. Système de visualisation selon la revendication 4, caractérisé 5 en ce que la substitution du premier format graphique par le second format est assurée par un mouvement prédéterminé des moyens de désignation sur ledit premier format graphique. 7. Système de visualisation selon l'une des revendications 10 précédentes, caractérisé en ce que, lorsque le premier format (F1) masque une pluralité de formats (F2, F3), une sensation haptique spécifique est émise, différente des autres sensations haptiques émises par le système, la fonction étant une fonction de détection de ladite pluralité de formats masqués. 15 8. Système de visualisation selon la revendication 2, caractérisé en ce que, lorsque le premier format graphique ne comporte aucune fonction de mise en oeuvre et constitue une zone passive et que les moyens de désignation touchent ou sont au voisinage dudit premier format graphique, 20 une sensation haptique déterminée est émise et le curseur graphique est automatiquement envoyé au-delà du premier format graphique, dans sa dernière direction de déplacement. 9. Système de visualisation selon la revendication 3, caractérisé 25 en ce que, lorsque le premier format graphique ne comporte aucune fonction de mise en oeuvre et constitue une zone passive et que les moyens de désignation touchent ou sont au voisinage des frontières dudit premier format graphique, une sensation haptique spécifique est émise, différente des autres sensations haptiques émises par le système. 30 10. Système de visualisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les différentes sensations haptiques comportent soit des fréquences de vibration différentes, soit des amplitudes de vibration différentes, soit des modulations d'amplitude de vibration 35 différentes, soit des durées différentes.