Exploration of electrovibration for desktop computing

Jamshidi, Arash (2023). Exploration of electrovibration for desktop computing. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

In recent times, haptic feedback has gained significant importance in enhancing our interactions. Technologies like electrovibration have enabled the incorporation of tactile sensations, offering novel ways to enrich user experiences. By modulating friction between surfaces and fingertips, electrovibration can convincingly simulate textures and vibrations, reshaping how we engage with digital environments. This progress in surface haptics has found applications in various domains, even in everyday situations. For instance, imagine feeling a tactile response while adjusting the volume or making an online purchase with your smartphone’s touchscreen, experiences that may not be adequately served by visual feedback alone.

This project aims to extend these advancements by exploring the integration of electrovibrating devices into specific areas related to desktop computers. While haptic feedback has been used with PC peripherals such as mice and keyboards, electrovibration has rarely been used in that context. Electrovibration offers unique advantages that set them apart from traditional haptic feedback mechanisms. More specifically, electrovibration can be applied to large surfaces of arbitrary shape and provides a more natural sensation when interacting with it.

We started by thoroughly exploring design options for PC peripherals. Our brainstorming revealed various ways in which electrovibration could be used. Haptic sketches helped us refine these ideas. As a result, we chose three main surfaces to give users a tactile experience: the palm rest, mouse pad, and keyboard keys.

Continuing from there, we then focused on crafting working prototypes to assess the ideas for the three surfaces mentioned. These prototypes combine hardware and software components. We created a signal generation system used across all the electrovibrating surfaces under investigation. Additionally, we devised a unique hardware prototype for each surface to integrate the electrovibration technology. The corresponding software architecture was then designed to work with the hardware, enabling us to control and activate the electrovibration surfaces as needed.

Next, we outline the plan for user experiments on each surface. The goal is to determine whether participants can perceive electrovibration feedback accidentally, such as during tasks like typing or using a mouse, and deliberately by rubbing their palms and/or fingertips on the electrovibrating surfaces.

Through this endeavor, several significant achievements have been realized. Firstly, three distinct and promising avenues for integrating electrovibration into PC peripherals were identified: the palm rest, mouse pad, and keyboard keys. Building upon these findings, functional prototypes were successfully developed, implementing electrovibration technology in each of these designated surfaces. Furthermore, a comprehensive experiment was planned, aiming to validate the effectiveness of these implementations and contribute to the field’s understanding of tactile interactions. As a result, this work has contributed by laying the foundation for enhancing user experiences through electrovibration in PC peripherals, offering three tangible prototypes that exemplify its potential applications. The next step involves executing the planned experiment to gather valuable insights and refine the utilization of electrovibration in these contexts.

Titre traduit

Exploration de l’électrovibration pour l’informatique de bureau

Résumé traduit

Récemment, le retour haptique a gagné en importance pour améliorer nos interactions. Des technologies telles que l’électrovibration ont permis l’incorporation de sensations tactiles, offrant de nouvelles façons d’enrichir les expériences utilisateur. En modulant la friction entre les surfaces et les extrémités des doigts, l’électrovibration peut simuler de manière convaincante des textures et des vibrations, remodelant notre façon d’interagir avec les environnements numériques. Les avancées dans les retours haptiques sur surfaces ont trouvé des applications dans divers domaines, même dans des situations quotidiennes. Par exemple, imaginez ressentir une réponse tactile en ajustant le volume ou en effectuant un achat en ligne sur l’écran tactile de votre smartphone, une expérience pour laquelle le retour visuel seule pourrait ne pas suffire.

Ce projet vise à étendre ces avancées en explorant l’intégration de dispositifs d’électrovibration dans des domaines spécifiques liés aux ordinateurs de bureau. Alors que le retour haptique a été utilisé avec des périphériques tel qu’une souris ou un clavier, l’électrovibration a rarement été utilisée dans ce contexte. L’électrovibration offre des avantages uniques qui se démarquent de mécanismes haptiques traditionels. Plus spécifiquement, l’électrovibration peut être appliquée à de larges surfaces de forme artitraire et produit des sensations plus naturelles lors d’une interaction.

Nous avons commencé par explorer en détail les options de conception pour les périphériques PC. Nos séances de remue-méninges ont révélé différentes façons d’utiliser l’électrovibration. Des esquisses haptiques nous ont aidés à affiner ces idées. En conséquence, nous avons choisi trois surfaces principales pour offrir aux utilisateurs une expérience tactile : le repose-poignet, le tapis de souris et les touches du clavier. Cela explique comment nous avons généré des idées, conduisant à plusieurs esquisses haptiques et propositions de conception.

En poursuivant à partir de là, nous nous sommes concentrés sur la création de prototypes fonctionnels pour évaluer les idées concernant les trois surfaces mentionnées. Ces prototypes combinent des composants matériels et logiciels. Nous avons créé un système de génération de signaux utilisé sur toutes les surfaces d’électrovibration à l’étude. De plus, nous avons conçu un prototype matériel unique pour chaque surface afin d’intégrer la technologie d’électrovibration. L’architecture logicielle correspondante a ensuite été conçue pour fonctionner avec le matériel, nous permettant de contrôler et d’activer les surfaces d’électrovibration selon les besoins.

Ensuite, nous présentons le plan d’expériences utilisateur sur chaque surface. L’objectif est de déterminer si les participants peuvent percevoir accidentellement le retour haptique électrovibrant, par exemple pendant des tâches telles que la frappe au clavier ou l’utilisation d’une souris, et intentionnellement en frottant leurs paumes et/ou leurs extrémités des doigts sur les surfaces d’électrovibration.

Grâce à cet effort, plusieurs réalisations importantes ont été obtenues. Tout d’abord, trois avenues distinctes et prometteuses pour l’intégration de l’électrovibration dans les périphériques PC ont été identifiées : le repose-poignet, le tapis de souris et les touches du clavier. En s’appuyant sur ces résultats, des prototypes fonctionnels ont été développés avec succès, mettant en oeuvre la technologie d’électrovibration sur chacune de ces surfaces désignées. De plus, une expérience globale a été planifiée dans le but de valider l’efficacité de ces mises en oeuvre et de contribuer à la compréhension des interactions tactiles dans ce domaine. En conséquence, ce travail a jeté les bases de l’amélioration des expériences utilisateur grâce à l’électrovibration dans les périphériques PC, en proposant trois prototypes concrets illustrant son potentiel. La prochaine étape consiste à réaliser l’expérience planifiée pour recueillir des informations précieuses et affiner l’utilisation de l’électrovibration dans ces contextes.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment of a master’s degree with thesis in electrical engineering". Comprend des références bibliographiques (pages 95-98).
Mots-clés libres:	haptique, électrovibration, application de bureau, périphériques PC
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Lévesque, Vincent
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt:	29 août 2024 13:34
Dernière modification:	29 août 2024 13:34
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3380

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