Добірка наукової літератури з теми "Dispositif haptique"

Le rayonnement synchrotron et la microscopie à sondes locales (SPM) sont deux des techniques les plus utilisées pour étudier les propriétés physiques et chimiques de nanostructures. Le couplage de ces deux techniques est prometteur pour les nanosciences en leur ouvrant de nouveaux horizons. D'un point de vue expérimental ce couplage est un défi exaltant et a déjà prouvé ses capacités par la combinaison de la Microscopie à Force Atomique (AFM) et de la diffraction de Rayons-X pendant le projet X-tip, qui, grâce au développement d'un microcope à force atomique embarqué sur une lugne de lumière synchrotron a permis l'étude du module de Young de microplots de germanium en procédant simulatanément à son indentation et à son analyse par diffraction. Cependant, cette configuration ne permet pas de manipuler en trois dimensions (3D). Le but ultime, pour notre nano-manipulateur est de manipuler en 3D avec un contrôle permanent des nano-forces exercées sur l'objet sous un faisceau d'analyse (rayon X, LASER). Le premier chapitre s'attarde donc sur les senseurs qui devront rendre compte des interactions à l'échelle nanométrique et permettre la saisie d'un objet individuel. Après un tour d'horizon de différentes techniques de micro/nanomanipulation disponibles à ce jour (micro-préhenseurs mécaniques basés sur la technologie MEMS, pinces optiques, préhenseurs basés sur la microscopie à force atomique conventionnelle) et devant les contraintes qu'implique le couplage d'un tel système avec les expériences synchrotron, le choix des oscillateurs à quartz (Diapason et LER) en tant que senseurs est expliqué. La microscopie à force atomique en générale et le fonctionnement particulier de ces oscillateurs sont décrits. Dans le second chapitre le développement instrumental de notre station de nanomanipulation est détaillé et notamment : Comment mettre en place ce type de résonateurs et la pointe associée pour réaliser à la fois l'imagerie AFM de l'échantillon et la préhension de l'objet? Comment contrôler le positionnement grossier et fin des trois éléments d'une nanomanipulation? Enfin le système haptique ERGOS et son couplage avec notre montage est décrit. Dans le dernier chapitre, deux types d'expériences sont présentés : le premier ne fait intervenir que notre montage piloté classiquement par ordinateur et montre ses capacités à réaliser la préhension d'objets micrométriques de manière contrôlée. Le second fait intervenir le couplage entre notre montage et le système haptique pour réaliser l'exploration rapide d'un échantillon ainsi que la localisation et la reconnaissance de forme d'objet sub-micronique. Ces expériences rendent compte des capacités de ce couplage à transmettre directement à un utilisateur les interactions à l'échelle nanométrique ainsi que la possibilité par l'intermédiaire de cette interface de réaliser des tâches complexes : manipulation sur une surface, reconnaissance de forme, et suivi de contour.

L'objectif principal de cette thèse est de développer une nouvelle interface pour la simulation des procédures de chirurgie mini-invasive. L'interface développée introduit les modalités visuelle, haptique et thermique pour les futures générations de simulateurs et de robots chirurgicaux. La particularité de cette recherche réside dans l'utilisation de la stimulation thermique dans une perspective d'application pour la chirurgie. Dans ce cadre, plusieurs modèles de transfert de chaleur ont été développés, implémentés et évalués pour des applications de téléprésence et de réalité virtuelle. Des sensations intéressantes ont été enregistrées, ce qui a une conséquence directe sur la capacité de distinguer entre des objets dans l'environnement et particulièrement dans le domaine médical où la sensation thermique est en corrélation avec la présence d'anomalies dans certaines maladies. Un nouveau dispositif haptique est conçu et réalisé en analysant les tâches chirurgicales en termes de dextérité, d'espace de travail, de force et de couple exigés. Nous avons tenu compte des exigences générales de conception mécaniques des interfaces haptiques à partir de ce qui a été établi dans la littérature de l'haptique. Le dispositif complet a été interfacé avec un logiciel de simulation en réalité virtuelle (SOFA). Nous avons intégré dans SOFA le module nécessaire pour la simulation thermique. L'intégration était réussie et un scénario de simulation réaliste avec le retour d'information visuel que thermique a été réalisé. Des résultats préliminaires utilisant la simulation complète sont présentés.

Notre travail vise le design de dispositifs haptiques pour des interactions perceptives entre personnes. L’enjeu est de proposer des solutions d’interfaces appropriables par leurs utilisateurs, facilitant leur intégration dans la sphère des usages. Pour cela, nous considérons le dispositif d’interactions selon deux points de vue : en tant qu’outil tenu, constituant d’une expérience perceptive lorsque l’utilisateur agit à travers lui dans l’espace perceptif distal ouvert par l’outil ; et en tant qu’outil déposé, perçu par l’utilisateur lorsque celui-ci agit sur lui dans son espace perceptif organique. Notre apport concerne principalement la conception de l’interface haptique en tant qu’outil tenu. Celle-ci est abordée par des expérimentations en situation d’interaction dans un environnement minimaliste. Elles nous conduisent à distinguer deux composantes des avatars utilisés pour interagir dans un espace distal : le corps-image (ce qui permet à l’utilisateur d’être perçu par les autres) du corps-percevant (ce qui permet à l’utilisateur de percevoir les autres). Nous montrons empiriquement qu’un ajustement indépendant des propriétés de ces deux corps permet de modifier la dynamique d’interaction entre deux personnes, rendant possible l’expression et la perception d’attitudes communicationnelles. Nous pouvons alors nous intéresser à l’interface déposée en nous attachant à proposer des actions organiques qui font sens pour l’utilisateur
Our work aims at designing haptic devices for perceptual interpersonal interactions. The issue is to propose interfaces facilitating the development of their usages. Therefore, we consider interfaces from two perspectives : as an in-hand tool, constitutive of a perceptual experience when the user acts through it in the distal world it opens ; and as a put-down tool, constituted by the user, when he acts on it, in his organic perceptual world. In this work we focus on the design of the haptic interface as an in-hand tool. We operate it with user experimentations conducted in a deliberately minimalist interaction environment. These experiments lead us to make a distinction between two components of avatars used to act in distal worlds : the image body (enabling the user to be perceived by others) ; and the perceived body (enabling the user to perceive others). We show that separately adjusting the properties of the image body and of the perceiving body modifies the interaction dynamics between two persons. We exploit this new possibility offered by technical mediation to specify the in-hand interface. Then we design the put-down interface, striving for proposing organic actions that make sense for the user

Selon les estimations de l'OMS, le nombre de déficients visuels est croissant et cette progression va se poursuivre au cours des dix années à venir. Dans une société où les informations visuelles prennent souvent le pas sur les informations auditives, les déficients visuels sont confrontés au quotidien à de nombreuses difficultés. L'une d'elles, sur laquelle reposent les travaux de recherche présentés dans ce mémoire, est la mobilité. La conception d'un dispositif d'aide à la mobilité des déficients visuels constitue le coeur du projet Lunettes Intelligentes (LI) auquel ce travail de thèse est rattaché. Les principales difficultés de mise en oeuvre de ce projet sont liées à la définition et la conception d'un outil adapté aux besoins spécifiques des personnes déficientes visuelles en terme de mobilité. Le projet LI propose l'utilisation d'un dispositif de stéréovision monté sur une paire de lunettes et couplé à une interface tactile pour permettre une retranscription de l'environnement de la personne qui les porte. Ce travail de thèse contribue au projet LI à travers la conception, le prototypage et l'évaluation expérimentale d'une nouvelle interface tactile.

Ce travail a comme objectif l'amélioration et l'extension de l'application des systèmes de réalité virtuelle en retour haptique dans le cadre d'un travail collaboratif à distance induisant par conséquent des retards de transmission. Les développements des lois de commande présentées dans ce document font partie de celles améliorant les schémas de commande bilatérale classiques. Sous cette bannière, on trouve deux catégories de commande : passives, comme celles basées sur les variables d'onde où prédictives, en se basant sur l'estimation du modèle de l'esclave.

Comme une solution au caractère encombrant souvent observé au niveau de nombreuses interfaces haptiques, nous proposons un dispositif de conception simple fonctionnant sur le principe de régulation du coefficient de frottement. Cette structure est constituée d'une plaque en cuivre-berryllium de dimension 64x38x3 mm sur laquelle sont collées à l'époxy des céramiques piézoélectriques PZT convenablement agencées. Cette plaque tient sur quatre pieds chacun à l'extrémité sphérique ou plane. Ainsi, une alimentation électrique adéquate du dispositif autour de sa fréquence de résonance crée une onde stationnaire dont on a choisi deux ventres pour positionner les pieds. Dès lors une force de frottement variable entre les pieds et un substrat en acier par exemple est obtenue par le contrôle de l'amplitude vibratoire en harmonie avec le principe de la lubrification électroactive. Comme résultat, un usager perçoit un effort en tenant la plaque avec les doigts de la main et en déplaçant cette plaque sur le substrat plan comme il le ferait avec une souris d'ordinateur. Une première évaluation psychophysique tend à valider le dispositif pour une application en retour d'effort pouvant consister à identifier les limites ou les changements de forme d'objets d'un environnement virtuel
As a solution to the lack of compactness and simplicity often encountered in haptic interfaces, we propose a device based on friction coefficient control principle. This device includes polarised piezoceramics well adjusted and glued to a 64x38x3 mm copper-beryllium plate supported by four legs. Then, properly energised around a resonant frequency, with legs at antinodes, a stationary wave is created in the plate. Variable friction forces between the legs and the plane substrate are created by the control of the wave amplitude, according to electro-active lubrication. So the user obtains force feedback by holding the plate, and moving it on a plane substrate, as he couId do with a mouse interface. Preliminary psychophysical evaluation trends to assess the validity of the device as a force feedback interface able to sense limits or shape changes of objects from virtual environment in the future

Reproduction de : Thèse de doctorat : Génie électrique : Lille 1 : 2005.
N° d'ordre (Lille 1) : 3612. Résumé en français et en anglais. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 161-167.

La ponction articulaire est une technique courante utilisée par les rhumatologues pour soulager la douleur. L'utilisation de repères anatomiques aide à guider l'aiguille à l'intérieur de l'articulation. Cependant, sans l'aide de l'imagerie, les praticiens ont du mal à placer correctement l'aiguille et la plupart du temps il est nécessaire de réaliser une deuxième insertion articulaire. L'injection intra-articulaire de l'aiguille sous échographie est une solution pour faciliter la procédure. Il s'agit cependant d'un processus difficile car le praticien doit développer une coordination motrice-visuelle pour insérer l'aiguille et la guider en utilisant comme référence une image 2D générée par la sonde ultrasonore. Pour maîtriser cette technique, les pratiquants peuvent s'exercer sur des cadavres, des mannequins et des simulateurs. Les simulateurs offrent certains avantages par rapport aux cadavres et aux mannequins, mais la plupart d'entre eux ne permettent pas de modifier l'environnement de travail (morphologie et / ou pathologie du patient,…) ou de choisir le point d'insertion, ce qui limite le réalisme de la formation. Sous l'impulsion de SAMSEI, le projet SPARTE vise à développer un simulateur d'injection intra-articulaire entièrement fonctionnel. Ce projet est soutenu par 4 laboratoires et un établissement de santé. Dans ce travail de doctorat, les principales contributions sont: une nouvelle méthode à faible coût de calcul appelée «mur de suivi» couplée à des dispositifs virtuels pour le contrôle de la position et de l'orientation de l’aiguille, afin de restituer les forces lors de l'insertion de l'aiguille; l'étude et la validation de trois lois de commande différentes appliquées à un actionneur pneumatique pour restituer les forces lors de l'utilisation d'une sonde à ultrasons; et enfin la conception d'un simulateur fonctionnel complet où les utilisateurs peuvent expérimenter l'insertion de l'aiguille avec un guidage échographique
The articular puncture is a common technique used by rheumatologists to relieve pain. The use of anatomical landmarks helps to guide the needle inside the articulation. However, without the help of imaging guidance, practitioners have difficulty to place correctly the needle and most of the cases lead to an extra articular insertion. The intraarticular needle injection under echography is a solution to ease the procedure. It is however a challenging process since the pratitioner must develop motor-visual coordination to insert the needle and guided it using as a reference a 2D image generated by the ultrasound probe. To master this technique, practitioners can practice on corpses, manikins, and simulators. Simulators give some advantages over corpses and manikins, but most of them do not allow to modify the working environment (patient morphology and/or pathology, …) or to choose the insertion point, which limit the realism of the training. Under the impulsion of SAMSEI, SPARTE project aims to develop a fully functional intraarticular needle injection simulator. This project is supported by 4 laboratories and one health facility. In this PhD thesis, the main contributions are: a new low-computational cost method called “Tracking wall” coupled with virtual fixtures for position and orientation control to render forces during the needle insertion ; the study and validation of three different control laws applied on a pneumatic actuator to render the forces while using a ultrasound probe; and finally the design of a complete functional simulator where users can experiment the needle insertion with echographic guidance

Si l'accès des personnes aveugles aux technologies numériques a été, ces dernières années, grandement facilité, cet accès reste cependant problématique compte tenu des difficultés importantes à interagir avec les objets graphiques, Dans ce contexte, le Groupe Suppléance Perceptive développe depuis plusieurs années une plate-forme haptique (Tactos) devant favoriser cette interactivité avec les objets graphiques. Le travail mené dans le cadre de cette thèse vise, sur la base d'un premier prototype, à la fois à définir les conditions de son appropriation et de son usage par des personnes aveugles et à proposer un ensemble de spécifications pour la conception des futures versions de Tactos. Notre analyse a plus particulièrement porté sur l'identification de stratégies exploratoires efficientes favorisant l'activité perceptive. La méthodologie employée, inscrite dans une approche constructiviste, met à l'épreuve une démarche de conception minimaliste : le premier prototype est initialement restreint pour mieux caractériser des strategies qui, à leur tour, servent à inspirer la conception. Une étude longitudinale, entreprise auprès de six partenaires aveugles, permet de systématiser l'analyse des capacités perceptives et leur évolution. Les résultats mettent en évidence le caractère décisif de la technique exploratoire et l'avantage d'une comparaison entre la situation traditionnelle de lecture de formes et les explorations médiatisées. Les pistes de conception envisagées associent à la fois technologie de suppléance, l'assistance à l'activité et l'enseignement de stratégies spécifiques.

Depuis les débuts de la médecine, les étudiants en médecine s’entraînent sur des simulateurs (animaux, cadavres, mannequins) afin d’acquérir puis enrichir leurs compétences médicales, dont notamment celles nécessitant des gestes précis. C’est un moyen de faire des erreurs sans blesser de patient. Pourtant, ces simulateurs manquent souvent de réalisme, s’usent et finissent par coûter cher sur le long terme. Depuis plusieurs décennies, les technologies de simulation informatique ont enrichi le panel des simulateurs médicaux, et aujourd’hui les technologies haptiques offrent désormais un réalisme encore accru. Cependant, ces simulateurs haptiques n’intègrent pas le formateur dans la simulation, ce qui empêche de former les apprenant sur des gestes impliquant à la fois des trajectoires et des interactions outil/environnement où les efforts doivent être subtilement dosés et donc maîtrisés. Dans les travaux de recherche récents, des architectures dual-user (à deux utilisateurs) de simulateurs dédiés à la formation au geste ont été proposés ces dernières années, mais l’étude bibliographique proposée dans ce document démontre qu’aucun d’entre eux n’a été conçu dans ce sens : un retour haptique est proposé à l’apprenant mais le formateur n’a pas la possibilité de montrer simultanément la position des outils et les efforts à appliquer dessus. Récemment M. Fei Liu a conçu une solution à ce besoin (l’architecture dual-user ESC - Energy Shared Control), fondée sur une approche énergétique garantissant la passivité et donc la stabilité du), utilisable avec un dispositif esclave réel ou virtuel, et intégrant un mécanisme d’autorité adaptative (Adaptive Authority Adjustment - AAA) permettant au formateur de reprendre la main instantanément à partir du moment où l’apprenant dévie de la trajectoire désirée par le formateur. Cependant, cette solution se limitait à un seul degré de liberté et ce mécanisme d’autorité adaptative nécessitait de régler laborieusement trois paramètres peu intuitifs. Les solutions proposées dans ce mémoire poursuivent donc les travaux de M. Liu en améliorant l’architecture ESC afin de l’étendre à des dispositifs à plusieurs degrés de liberté, ayant potentiellement des cinématiques différentes (surtout le dispositif esclave par rapport aux dispositifs maîtres) et à plusieurs apprenants simultanés. Une amélioration de la fonction AAA est proposée ainsi que des profils d’utilisation dépendant du niveau de l’apprenant. Une première série de retours d’usage a été réalisée afin de déterminer l’intérêt pédagogique de cette fonction. Les résultats ne permettant pas de conclure, des préconisations sont proposées pour une deuxième série
Medical students can use training simulators to improve their skills in a faster way using advanced tools that could give them quantitative feedback about their performance. Nowadays there are some haptic simulators used in several areas of medical education. However, most of these simulators can be used by only one user at the time, with no possible ways to perform guided training. Besides, these simulators lack an internal architecture that allows them to be expanded into multiple users or multiple devices. Expanding these simulators to a multi-user system can lead to parallel teaching. To develop a multi-user haptic simulator, it is necessary to establish an architecture that offers stability, position tracking and haptic force feedback for each involved device. The trainer and trainees will be able to manipulate the slave (either a real robot handling a surgical tool or a numeric simulation) system using their proper Master haptic devices to perform the surgical task. The architecture must offer an authority-sharing mechanism that ensures the dominance of allowed users during the training and a proper estimation of the slave’s environment forces fed back to for each user. The following thesis shows the results obtained with the implementation of a previously proposed architecture, expansion it into n-DoF (in angular and cartesian workspace) and that can be used with devices that do not share the same kinematic configuration. The new architecture also allows implementing m-trainee consoles to expand the number of users that can learn from an experienced trainer at the same time. The expansion of the system, evaluation of transparency and results obtained for free motion and contact cases are shown. A new adaptative dominance function is also proposed that present some advantages over the ones proposed in the bibliography. The results of a study of how much this function aids trainees in the learning process is also detailed with the used test bank and a proposed protocol. Finally, its detailed future work that can be done to improve the architecture as well the necessaries studies that will probe its functionality