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Dispositif tactile acoustique : Étude de la température et de l’interaction doigt-coque
Ce travail de thèse adresse les phénomènes en jeu dans les interfaces tactiles par ondes de Lamb avec, d’une part, l’influence des perturbations engendrées par les touchers d’utilisateurs et, d’autre part, l’influence des conditions environnementales sur les matériaux et l’algorithme de localisation.
Dans une première partie, des mesures expérimentales du comportement viscoélastique de l’index ont été réalisées et relient l’effort et l’angle d’appui à la superficie de contact elliptique par une loi en puissance. Les impédances acoustiques caractéristiques du doigt et de divers matériaux ont été mesurées pour les ondes longitudinales et transversales. Ces paramètres sont représentatifs de la capacité à perturber la propagation d’ondes dans une cavité acoustique. En s’appuyant sur ces résultats, un doigt artificiel a été conçu, permettant des mesures automatisées ou des calibrations répétables de surfaces tactiles.
Dans une seconde partie, l’influence des conditions de température et d’humidité relative sur les propriétés mécaniques a été étudiée par l’analyse des vitesses et des atténuations des ondes de volumes dans deux thermoplastiques différents. Alors que l’ABS injecté présente des vitesses de propagation linéairement dépendantes avec la température, elles ont une dépendance quadratique dans le cas d’un polyamide fritté. La sensibilité des ondes de Lamb aux conditions climatiques est estimée à partir des propriétés des matériaux et permet de déduire les modifications des spectres de réponse d’un toucher sur une coque, autorisant une compensation de l’algorithme de localisation.
Enfin, différentes pistes d’amélioration du contrôle des ondes guidées et de l’algorithme sont proposées en s’appuyant sur l’utilisation de matériaux viscoélastiques et de représentations temps-fréquence.
Mots-clés : Ondes de Lamb, interface tactile acoustique, influence de la température, influence de l’humidité, diffraction, caractérisation des touchers, impédances acoustiques, doigt-artificiel, simulation par différences finies