Haptic devices

1-introduction/related-work/1-wearable-haptics.tex

@@ -441,17 +441,19 @@ Le rendu d'un dispositif haptique est déterminé par la nature des actuateurs e
 
 \paragraph{Moving Platforms}
 
-Les actuateurs à indentation normale se déplacent perpendiculairement sur la peau pour générer des sensations de contact, de pression et de bords~\cite{pacchierotti2017wearable}.
-Les plateformes mobiles sont généralement placées sous le bout des doigts et peuvent venir au contact de la peau avec différentes forces, vitesses et orientations.
+Les plateformes mobiles se déplacent perpendiculairement sur la peau pour générer des sensations de contact, de pression et de bords~\cite{pacchierotti2017wearable}.
+Placées sous le bout des doigts, elles peuvent venir au contact de la peau avec différentes forces, vitesses et orientations.
 La plateforme est déplacée via des câbles, \eg in \figref{gabardi2016new}, ou des bras articulés,
-\eg in \figref{perez2017optimizationbased}, qui sont activés par des moteurs grounded sur l'ongle. Les moteurs allongent et raccourcissent les câbles ou orientent les bras pour déplacer la plateforme sur 3 \DoFs : deux pour l'orientation et un pour la force normale par rapport au doigt.
+\eg in \figref{perez2017optimizationbased}, qui sont activés par des moteurs grounded sur l'ongle~\cite{gabardi2016new,perez2017optimizationbased}.
+Les moteurs allongent et raccourcissent les câbles ou orientent les bras pour déplacer la plateforme sur 3 \DoFs : deux pour l'orientation et un pour la force normale par rapport au doigt.
+Cependant, les plateformes sont spécifiquement conçues donner un retour haptique pour le bout du doigt dans des \VE et empêchent donc d'interagir avec un \RE.
 
 \begin{subfigs}{normal_actuators}{
-        Example of normal indentation actuators for the fingertip.
+        Normal indentation actuators for the fingertip.
     }[
         \item A moving platform actuated with cables~\cite{gabardi2016new}.
         \item A moving platform actuated by articulated limbs~\cite{perez2017optimizationbased}.
-        \item A pin-array of \numproduct{4 x 4} tactors~\cite{sarakoglou2012high}.
+        \item Diagram of a pin-array of tactors~\cite{sarakoglou2012high}.
         \item A pneumatic system composed of a \numproduct{12 x 10} array of air cylinders~\cite{ujitoko2020development}.
     ]
     \subfigsheight{35mm}
@@ -463,13 +465,34 @@ La plateforme est déplacée via des câbles, \eg in \figref{gabardi2016new}, ou
 
 \paragraph{Pin and Pneumatic Arrays}
 
-Un pin-array est une surface composée de plusieurs petits pions placés très proches sous forme de grille et qui peuvent être déplacés individuellement. Placée en contact avec le bout du doigt, elle peut générer des sensations de bord, de pression et de textures. \figref{pacchierotti2017wearable} montre un exemple de pin-array composé de \numproduct{4 x 4} tactors de \qty{1.5}{\mm} de diamètre et de \qty{2}{\mm} de hauteur, espacés de \qty{2}{\mm}.
-Les systèmes pneumatiques utilisent un fluide comme de l'air ou de l'eau pour venir gonfler des membranes sous la peau, générant des sensations de contact et de pression. Plusieurs membranes sont souvent utilisées sous forme de grille pour simuler des bords et des textures comme sur la \figref{ujitoko2020development}.
+Un pin-array est une surface composée de plusieurs petits pions rigides placés très proches sous forme de grille et qui peuvent être déplacés individuellement. Placée en contact avec le bout du doigt, elle peut générer des sensations de bord, de pression et de textures.
+La \figref{sarakoglou2012high} montre un exemple de pin-array composé de \numproduct{4 x 4} tactors de \qty{1.5}{\mm} de diamètre et de \qty{2}{\mm} de hauteur, espacés de \qty{2}{\mm}~\cite{sarakoglou2012high}.
+Les systèmes pneumatiques utilisent un fluide comme de l'air ou de l'eau pour venir gonfler des membranes sous la peau, générant des sensations de contact et de pression. Plusieurs membranes sont souvent utilisées sous forme de grille pour simuler des bords et des textures comme sur la \figref{ujitoko2020development}~\cite{ujitoko2020development}.
 Même si ces deux types d'effecteurs peuvent être considérés comme wearable, leur actuation nécessite une grande complexité mécanique et électronique qui rend le système dans son ensemble peu portable.
 
-\paragraph{Shearing and Compression Belts}
+\paragraph{Tangential Motion Actuators}
 
-Une approche alternative mécaniquement plus simple est de placer une ceinture en tissu sur le doigt pour générer des sensations de pression et de cisaillement.
+De conception similaire aux plateformes mobiles, les actuateurs qui fournissent des mouvements tangentiels activent un pion rigide ou une surface sous le doigt et génèrent de sensations de cisaillement de la peau.
+Une structure de bras activées par des moteurs déplacent ainsi l'effecteur en contact avec la peau dans plusieurs directions sur 2 \DoFs parallèlement à la peau, \eg in \figref{leonardis2015wearable}~\cite{leonardis2015wearable}.
+Certains actuateurs sont capables de rendre à la fois des mouvements normaux et tangentiels sur 3 \DoFs sur la peau ainsi qu'établir et cesser le contact avec le doigt, \eg in \figref{schorr2017fingertip}~\cite{schorr2017fingertip}.
+
+Une approche alternative mécaniquement plus simple est de placer une ceinture sur le dessous du doigt et de l'activer sur 2 \DoFs par deux moteurs placés sur le dessus du doigt, \eg in \figref{minamizawa2007gravity}~\cite{minamizawa2007gravity}.
+En tournant dans des directions opposées, les moteurs raccourcissent la ceinture qui génère une sensation de pression sur le doigt.
+À l'inverse, en tournant simultanément dans la même direction, la ceinture tire la peau du doigt dans une sensation de cisaillement.
+L'avantage de la simplicité de cette approche est de pouvoir placer l'actuateur sur n'importe quelle phalange du doigt et pas seulement sur le bout du doigt: \textcite{pacchierotti2016hring} ont ainsi proposé le hRing, une ceinture de cisaillement placée sur la phalange proximale laissant libre la main pour interagir avec le \RE.
+
+\begin{subfigs}{vibrotactile_actuators}{Tangential motion actuators. }[
+        \item A skin strech actuator for the fingertip~\cite{leonardis2015wearable}.
+        \item A 3 \DoF actuator capable of normal and tangential motion on the fingertip~\cite{schorr2017fingertip}.
+        \item A shearing belt actuator for the fingertip~\cite{minamizawa2007gravity}.
+        \item The hRing, a shearing belt actuator for the proximal phalanx of the finger~\cite{pacchierotti2016hring}.
+    ]
+    \subfigsheight{34mm}
+    \subfig{leonardis2015wearable}
+    \subfig{schorr2017fingertip}
+    \subfig{minamizawa2007gravity}
+    \subfig{pacchierotti2016hring}
+\end{subfigs}
 
 \paragraph{Vibrotactile Actuators}
 
@@ -481,25 +504,25 @@ Several types of vibrotactile actuators are used in haptics, with different trad
     \item An \ERM is a \DC motor that rotates an off-center mass when a voltage or current is applied (see \figref{precisionmicrodrives_erm}). \ERMs are easy to control, inexpensive and can be encapsulated in a few millimeters cylinder or coin form factor. They are widely used in many applications and consumer devices. However, they have only one \DoF because both the frequency and amplitude of the vibration are coupled to the speed of the rotation, \eg low (high) frequencies output at low (high) amplitudes, as shown on \figref{precisionmicrodrives_erm_performances}.
     \item A \LRA consists of a coil that creates a magnetic field from an \AC to oscillate a magnet attached to a spring, as an audio loudspeaker (see \figref{precisionmicrodrives_lra}). They are more complex to control and a bit larger than \ERMs. Each \LRA is designed to vibrate with maximum amplitude at a given frequency, but won't vibrate efficiently at other frequencies, \ie their bandwidth is narrow, as shown on \figref{azadi2014vibrotactile}.
     \item A \VCA is a \LRA but capable of generating vibration at two \DoF, with an independent control of the frequency and amplitude of the vibration on a wide bandwidth. They are larger in size than \ERMs and \LRAs, but can generate more complex renderings.
-    \item Piezoelectric actuators deform a solid material when a voltage is applied. They are very small and thin, and allow two \DoFs of amplitude and frequency control. However, they require high voltages to operate and are difficult to control.
+    \item Piezoelectric actuators deform a solid material when a voltage is applied. They are very small and thin, and allow two \DoFs of amplitude and frequency control. However, they require high voltages to operate thus limiting their use in wearable devices.
 \end{itemize}
 
-%\begin{subfigs}{vibrotactile_actuators}{Diagrams of vibrotactile acuators. }[
-%        \item Diagram of a cylindrical encapsulated \ERM. From Precision Microdrives.~\footnotemark[2]
-%        \item Diagram of a \LRA. From Precision Microdrives.~\footnotemark[2]
-%        \footnotetext[2]{\url{https://www.precisionmicrodrives.com/}}
-%    ]
-%    \subfigsheight{50mm}
-%    \subfig{precisionmicrodrives_erm}
-%    \subfig{precisionmicrodrives_lra}
-%\end{subfigs}
+\begin{subfigs}{vibrotactile_actuators}{Diagrams of vibrotactile acuators. }[
+        \item Diagram of a cylindrical encapsulated \ERM. From Precision Microdrives.~\footnotemark[2]
+        \item Diagram of a \LRA. From Precision Microdrives.~\footnotemark[2]
+        \footnotetext[2]{\url{https://www.precisionmicrodrives.com/}}
+    ]
+    \subfigsheight{50mm}
+    \subfig{precisionmicrodrives_erm}
+    \subfig{precisionmicrodrives_lra}
+\end{subfigs}
 
 \begin{subfigs}{vibrotactile_performances}{Performances of vibrotactile acuators. }[
         \item Amplitude and frequency output of an \ERM as a function of the input voltage. From Precision Microdrives.~\footnotemark[2]
         \item Force generated by two \LRAs as a function of sine wave input with different frequencies~\cite{azadi2014vibrotactile}.
     ]
-    \subfig[.6]{precisionmicrodrives_erm_performances}
-    \subfig[.39]{azadi2014vibrotactile}
+    \subfig[.58]{precisionmicrodrives_erm_performances}
+    \subfig[.38]{azadi2014vibrotactile}
 \end{subfigs}