Interfaces à retour d’effort
Interfaces à action mécanique

Dans la plupart des tissus du corps humain (les muscles, la peau, les articulations, les tendons, etc.) et dans les oreilles internes, il y a des récepteurs sensoriels pouvant être activés mécaniquement. Leurs stimuli sensoriels sont séparés en trois parties :

• la sensibilité cutanée ;

• la proprioception musculaire, due aux récepteurs sensoriels dans les muscles et les tendons ;

• la kinesthésie, sensibilité à la position et aux mouvements du corps dans l’espace, due aux récepteurs vestibulaires, dans les deux oreilles internes, qui sont sensibles à la pesanteur et aux accélérations que subit le corps.

La proprioception peut être divisée en trois domaines « physiques », dont découlent en pratique différentes interfaces pour la réalité virtuelle. Ce sont : la sensibilité à la position dans l’espace, la sensibilité au mouvement du corps et la sensibilité aux forces exercées sur les muscles. Aux deux premiers domaines (sens kinesthésique) correspondent les interfaces à simulation de mouvement, qui ont pour objectif de modifier l’orientation du corps dans l’espace et de lui faire subir des accélérations. Au dernier domaine correspond les interfaces à retour d’effort qui ont pour objectif d’appliquer des forces contrôlables sur le corps. Pour la sensibilité cutanée, les interfaces employées pour stimuler la peau sont appelées les interfaces à retour tactile. Ces trois types d’interfaces sont présentés dans la suite de ce dossier.

Pour avoir l’illusion d’être immergé dans un monde virtuel, il est nécessaire que celui-ci soit perçu par le sujet et que ce dernier puisse agir sur ce monde. Si on désire immerger physiquement le corps du sujet, totalement ou partiellement, il faut donc être capable au minimum de détecter les mouvements du corps, grâce aux interfaces spécifiques de localisation corporelle (cf. Interfaces de localisation et de commande). Mais avec ces seules interfaces, la personne ne ressent rien en retour et perçoit un monde virtuel impalpable. Pour que l’utilisateur ait des sensations mécaniques en retour de ses actions, il faut exploiter au moins une des catégories des interfaces à action mécanique : les interfaces à retour tactile, les interfaces à simulation de mouvement ou les interfaces à retour d’effort. Les interfaces à sensibilité cutanée et à simulation de mouvement sont des interfaces sensorielles : elles ne transmettent des stimuli que de l’ordinateur vers l’utilisateur. Par contre, les interfaces à retour d’effort ont pour objectif d’appliquer des forces sur le corps mais aussi, toujours en pratique, elles mesurent la position de la partie du corps sur laquelle elles agissent. Cela principalement pour deux raisons :

• parce que les retours d’effort ne sont en général que la conséquence de l’action (du mouvement) de la main de l’utilisateur. Il faut donc fondamentalement connaître cette action, d’où les mesures de position, faites sur la même interface ;

• parce que les efforts à appliquer sont fonction, entre autres, de la position de la main, qu’il faut donc connaître.

Les interfaces à retour d’effort sont donc des interfaces sensori-motrices : elles transmettent des stimuli vers l’utilisateur et celui-ci envoie des ordres moteurs vers l’ordinateur. Au niveau du vocabulaire employé, le terme « retour » est utilisé pour les interfaces tactiles et d’effort car elles ont été développées en premier pour la téléopération. Dans ce domaine, les stimuli tactiles et d’effort sont créés par l’ordinateur en retour à une action motrice de l’opérateur qui est au centre du système, d’où le terme « retour ». Cette vision anthropocentrique est aussi à prendre en compte en réalité virtuelle pour obtenir des applications performantes (cf. Réalité virtuelle- Concepts et outils).