Haptic Glove

• UE/Module: Projet IHM Avancé de RICM5
• Enseignant: Didier Donsez
• Elèves RICM5: Christophe Havard (chef de projet), Renaud Collin

Introduction

La perception haptique est désormais présente dans la plupart des téléphones portables, les manettes de jeux vidéos, les consoles de jeu portables etc. Son intérêt premier est d'augmenter les sensations de l'utilisateur en stimulant, en plus de son sens de la vue, son sens du toucher.

La plupart des appareils nomades possèdent un vibreur qui permet d'associer un stimulus visuel (action sur un objet virtuel) à un stimulus physique, en l’occurrence une vibration de l'appareil. Par exemple, sur la plupart des téléphones, il est possible de faire vibrer l'appareil à chaque appui sur une lettre lors de l'écriture d'un SMS.

Mais qu'en est-il d'une grande/très grande surface tactile type "table"? Il est impossible d'y intégrer des vibreurs. Il faut donc trouver un autre moyen de faire ressentir à l'utilisateur les actions qu'il effectue sur la surface.

Ce projet vise donc à réaliser un gant qui permet d'associer à chaque action sur un objet virtuel, une vibration dans la main de l'utilisateur. Le cerveau de celui-ci fera naturellement le lien entre ce qu'il voit et ce qu'il ressent.

Objectifs

Dans le cadre des projets d'approfondissement RICM5, nous avons proposé de concevoir et fabriquer un gant équipé de vibreurs à chaque doigt. De plus, nous fournirons l'API permettant de contrôler les vibrations de chaque doigt.

Pour qui ?

Ce concept de gant à retour haptique intéresse particulièrement les personnes mal-voyantes qui peuvent, malgré leur cécité, ressentir les actions qu'elles effectuent sur la surface interactive. Cela leur permet de savoir par exemple, à quel moment elles sont entrain de toucher un bouton ou bien lorsqu'elles déplacent un objet virtuel à l'intérieur d'une une zone particulière de l'écran.

Les joueurs sont également une cible particulière puisqu'ils expérimentent ce genre de dispositifs depuis longtemps via les contrôleurs de jeu vibrant. A chaque action sur l'écran est associé une vibration du dispositif (ex : dans un jeu de voiture, lorsque la voiture entre en collision).

Enfin, ce gant peut-être adapté à de nombreuses applications diverses et variées, pour tout type de public. Les interactions possibles n'ont de limites que celles de l'imagination du développeur.

Réalisation

Comme vous pouvez le voir sur les photos ci-dessous, nous avons collé 5 vibreurs plats sur chaque emplacement de doigt du gant. L'emplacement des doigts est optimal pour nous puisqu'il répond à nos contraintes :

• La zone la plus sensible du doigt est l'extrémité mais nous voulons pouvoir interagir avec une surface tactile. Il n'est pas donc pratique de coller un vibreur au bout des doigts.
• Les vibreurs ne doivent pas être trop dans la paume afin que l'on puisse distinguer la vibration sur chaque doigt efficacement.
• On place alors les vibreurs sur la première phalange : c'est un endroit relativement sensible (ou en tous cas, bien assez pour sentir une vibration) et qui laisse les doigts relativement libres de leur mouvement.

Fabrication

Pour réaliser ce gant, voici comment nous avons procédé :

• Nous avons commencé par coudre avec du fil conducteur deux brins par doigt. Ceux-ci nous permettront de relier le vibreur correspondant à la carte Arduino.

• Puis nous avons cousu du tissu conducteur sur le pouce, l'index et le majeur. Pour chacun de ces morceaux de tissus, on fera correspondre un brin de fil conducteur.

• Nous fixons ensuite les vibreurs à l'emplacement prévu. Ceux-ci sont autocollants donc pas besoin de colle spéciale. Nous laissons dépasser du fil électrique de chaque vibreur pour pouvoir les relier au fil conducteur.
• Nous effectuons ensuite la liaison entre le fil conducteur et les fils électriques de chaque coté du brin. Pour cela, nous enroulons le fil électrique sur lui-même pour former un petit cercle sur lequel nous rajoutons un bout de soudure, afin que le cercle tienne bien. Nous faisons ensuite un noeud avec le fil conducteur dans ce cercle.

• Voilà un aperçu du résultat final

Matériel

• 1 glove (cotton, leather)
• Arduino Uno or Lilypad or Arduino FIO
• 1 XBee module or Bluetooth module for wireless communication
• 5 Vibration motors

Optional

• 1 Flex sensor
• 1 Accelerometer ADXL335
• 1 gyroscope (WiiMotion)

For finger contacts

• Conductive textiles
  • http://www.sparkfun.com/products/10055
  • http://www.sparkfun.com/products/10056
• Conductive threads
  • http://www.sparkfun.com/products/8549
  • http://www.sparkfun.com/products/8544

Source code

Pour la programmation de ce gant, nous avons utilisé d'un coté l'IDE Arduino et le langage de programmation d'Arduino, d'un autre coté un programme Java qui utilise la librairie | RXTX (permet la communication via le port série).

Pour piloter le gant, il suffit de :

• Charger File:Motors drive 2.pde Arduino dans l'Arduino,
• Intégrer le jar contenue dans l'archive File:Hapticglove.zip
• Essayer avec ce bout de code :

IGlove glove = GloveFactory.getNewGlove("COM3");

• Vous instanciez un nouveau Gant physique (un gant "virtuel" est également disponible et permet de tester votre application sans nécessiter de gant) sur le port "COM3" de votre ordinateur.

glove.vibrate(FINGERS.THUMB, 200);

• La première valeur indique quel doigt faire vibrer. La seconde indique le temps de la vibration (en millisecondes).
• Vous pouvez remplacer THUMB (le pouce) par l'une de ces 5 autres valeurs :
  • FOREFINGER (index)
  • MIDDLEFINGER (majeur)
  • RINGFINGER (annulaire)
  • LITTLEFINGER (auriculaire)
  • ALL (tous les doigt en même temps)