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1. 'Haptics On-Demand': A Survey on Encountered-Type Haptic Displays

Author

Maud Marchal, Victor Mercado, Anatole Lécuyer, 3D interaction with virtual environments using body and mind (Hybrid), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-MEDIA ET INTERACTIONS (IRISA-D6), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)

Subjects
Computer science, 05 social sciences, 020207 software engineering, 02 engineering and technology, [INFO.INFO-GR]Computer Science [cs]/Graphics [cs.GR], Field (computer science), Feedback, Computer Science Applications, Visualization, Human-Computer Interaction, User-Computer Interface, Human–computer interaction, On demand, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Humans, Robot, Computer Simulation, 0501 psychology and cognitive sciences, Haptic perception, Actuator, 050107 human factors, Formal description, Haptic technology
Abstract

International audience; Encountered-Type Haptic Displays (ETHDs) provide haptic feedback by positioning a tangible surface for the user to encounter. This permits users to freely eliciting haptic feedback with a surface during a virtual simulation. ETHDs differ from most of current haptic devices which rely on an actuator always in contact with the user. This article intends to describe and analyze the different research efforts carried out in this field. In addition, this article analyzes ETHD literature concerning definitions, history, hardware, haptic perception processes involved, interactions and applications. The paper proposes a formal definition of ETHDs, a taxonomy for classifying hardware types, and an analysis of haptic feedback used in literature. Taken together the overview of this survey intends to encourage future work in the ETHD field.

Published
2021

2. Biomechanical Fidelity of Simulated Pick-and-Place Tasks: Impact of Visual and Haptic Renderings

Author

Georges Dumont, Thomas Meunier, Simon Hilt, Charles Pontonnier, Université de Rennes (UR), Analysis-Synthesis Approach for Virtual Human Simulation (MIMETIC), Université de Rennes 2 (UR2)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-MEDIA ET INTERACTIONS (IRISA-D6), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Université de Rennes (UNIV-RENNES), Université de Rennes 2 (UR2), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)

Subjects
Hand Strength, Computer science, media_common.quotation_subject, Fidelity, Hand, Motion (physics), Computer Science Applications, Rendering (computer graphics), Visualization, Human-Computer Interaction, Upper Extremity, User-Computer Interface, Virtual image, Human–computer interaction, Task analysis, Humans, Ergonomics, [PHYS.MECA.BIOM]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Biomechanics [physics.med-ph], Haptic technology, Virtual prototyping, media_common, ComputingMethodologies_COMPUTERGRAPHICS
Abstract

International audience; Virtual environments (VE) and haptic interfaces (HI) tend to be introduced as virtual prototyping tools to assess ergonomic features of workstations. These approaches are costeffective and convenient since working directly on the Digital Mock-Up in a VE is preferable to constructing a physical mockup in a Real Environment (RE). However it can be usable only if the ergonomic conclusions made from the VE are similar to the ones you would make in the real world. This study aims at evaluating the impact of visual and haptic renderings in terms of biomechanical fidelity for pick-and-place tasks. Fourteen subjects performed time-constrained pick-and-place tasks in RE and VE with a real and a virtual, haptic driven object at three different speeds. Motion of the hand and muscles activation of the upper limb were recorded. A questionnaire assessed subjectively discomfort and immersion. The results revealed significant differences between measured indicators in RE and VE and with real and virtual object. Objective and subjective measures indicated higher muscle activity and higher length of the hand trajectories in VE and with HI. Another important element is that no cross effect between haptic and visual rendering was reported. Theses results confirmed that such systems should be used with caution for ergonomics evaluation, especially when investigating postural and muscle quantities as discomfort indicators. The last contribution of the paper lies in an experimental setup easily replicable to asses more systematically the biomechanical fidelity of virtual environments for ergonomics purposes.

Published
2021

3. Altering the Stiffness, Friction, and Shape Perception of Tangible Objects in Virtual Reality Using Wearable Haptics

Author

Steeven Villa Salazar, Maud Marchal, Anderson Maciel, Xavier de Tinguy, Claudio Pacchierotti, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Ludwig Maximilian University [Munich] (LMU), Universidade Federal do Rio Grande do Sul [Porto Alegre] (UFRGS), 3D interaction with virtual environments using body and mind (Hybrid), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-MEDIA ET INTERACTIONS (IRISA-D6), H-reality, Horizon 2020 Framework Programme, Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)

Subjects
Adult, Male, Friction, Computer science, Surface Properties, media_common.quotation_subject, Illusion, Wearable computer, 02 engineering and technology, Virtual reality, Wearable Electronic Devices, Young Adult, Human–computer interaction, Feedback, Sensory, Perception, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Humans, 0501 psychology and cognitive sciences, [INFO.INFO-HC]Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC], 050107 human factors, media_common, Haptic technology, ComputingMethodologies_COMPUTERGRAPHICS, 05 social sciences, Virtual Reality, 020207 software engineering, Equipment Design, Object (philosophy), Computer Science Applications, Biomechanical Phenomena, Human-Computer Interaction, Touch Perception, Augmented reality, Female
Abstract

International audience; Tangible objects are used in Virtual Reality (VR) and Augmented Reality (AR) to enhance haptic information on the general shape of virtual objects. However, they are often passive or unable to simulate rich varying mechanical properties. This paper studies the effect of combining simple passive tangible objects and wearable haptics for improving the display of varying stiffness, friction, and shape sensations in these environments. By providing timely cutaneous stimuli through a wearable finger device, we can make an object feel softer or more slippery than it really is, and we can also create the illusion of encountering virtual bumps and holes. We evaluate the proposed approach carrying out three experiments with human subjects. Results confirm that we can increase the compliance of a tangible object by varying the pressure applied through a wearable device. We are also able to simulate the presence of bumps and holes by providing timely pressure and skin stretch sensations. Altering the friction of a tangible surface showed recognition rates above the chance level, albeit lower than those registered in the other experiments. Finally, we show the potential of our techniques in an immersive medical palpation use case in VR. These results pave the way for novel and promising haptic interactions in VR, better exploiting the multiple ways of providing simple, unobtrusive, and inexpensive haptic displays.

Published
2020

4. A Haptic Shared-Control Architecture for Guided Multi-Target Robotic Grasping

Author

Claudio Pacchierotti, Gerhard Neumann, Oleg Arenz, Firas Abi-Farraj, Paolo Robuffo Giordano, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), University of Lincoln, Technische Universität Darmstadt - Technical University of Darmstadt (TU Darmstadt), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), and Technische Universität Darmstadt (TU Darmstadt)

Subjects
Adult, 0209 industrial biotechnology, active constraints, Computer science, grasping, 02 engineering and technology, shared control, Field (computer science), 020901 industrial engineering & automation, virtual fixtures, Human–computer interaction, Feedback, Sensory, teleoperation, sort, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Humans, 0501 psychology and cognitive sciences, Set (psychology), Man-Machine Systems, 050107 human factors, Haptic technology, 05 social sciences, GRASP, Robotics, Models, Theoretical, Computer Science Applications, Human-Computer Interaction, Touch Perception, Grippers, Teleoperation, Trajectory, Psychomotor Performance
Abstract

International audience; Although robotic telemanipulation has always been a key technology for the nuclear industry, little advancement has been seen over the last decades. Despite complex remote handling requirements, simple mechanically-linked master-slave manipulators still dominate the field. Nonetheless, there is a pressing need for more effective robotic solutions able to significantly speed up the decommissioning of legacy radioactive waste. This paper describes a novel haptic shared-control approach for assisting a human operator in the sort and segregation of different objects in a cluttered and unknown environment. A 3D scan of the scene is used to generate a set of potential grasp candidates on the objects at hand. These grasp candidates are then used to generate guiding haptic cues, which assist the operator in approaching and grasping the objects. The haptic feedback is designed to be smooth and continuous as the user switches from a grasp candidate to the next one, or from one object to another one, avoiding any discontinuity or abrupt changes. To validate our approach, we carried out two human-subject studies, enrolling 15 participants. We registered an average improvement of 20.8%, 20.1%, 32.5% in terms of completion time, linear trajectory, and perceived effectiveness, respectively, between the proposed approach and standard teleoperation.

Published
2019

5. Toward Haptic Communication: Tactile Alphabets Based on Fingertip Skin Stretch

Author

Yoren Gaffary, Maud Marchal, Adrien Girard, Anatole Lécuyer, Florian Gosselin, Mathieu Emily, Ferran Argelaguet, 3D interaction with virtual environments using body and mind (Hybrid), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-MEDIA ET INTERACTIONS (IRISA-D6), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institut de Recherche Mathématique de Rennes (IRMAR), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-INSTITUT AGRO Agrocampus Ouest, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), SEP-210153552, European Commission, ANR-12-CORD-0011, French National Research Agency, ANR-12-CORD-0011,MANDARIN,MANipulation Dextre hAptique pour opéRations INdustrielles en RV(2012), ANR-11-LABX-0020,LEBESGUE,Centre de Mathématiques Henri Lebesgue : fondements, interactions, applications et Formation(2011), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), AGROCAMPUS OUEST, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes 2 (UR2), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)

Subjects
Adult, Male, Computer science, Speech recognition, 02 engineering and technology, Fingertip skin stretch, Fingers, User-Computer Interface, Young Adult, Skin Physiological Phenomena, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Humans, 0501 psychology and cognitive sciences, [INFO.INFO-HC]Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC], Roman letters, Nonverbal Communication, 050107 human factors, Modality (human–computer interaction), Skin stretch, Learnability, Index (typography), Communication, 05 social sciences, Tactile alphabet, Computer Science Applications, Human-Computer Interaction, Touch Perception, 020201 artificial intelligence & image processing, Female, Alphabet, Haptic communication, Tactile sensor
Abstract

International audience; This paper studies the possibility to convey information using tactile stimulation on fingertips. We designed and evaluated three tactile alphabets which are rendered by stretching the skin of the index's fingertip: (1) a Morse-like alphabet, (2) a symbolic alphabet using two successive dashes, and (3) a display of Roman letters based on the Unistrokes alphabet. All three alphabets (26 letters each) were evaluated through a user study in terms of recognition rate, intuitiveness and learnability. Participants were able to perceive and recognize the letters with very good results (80%-97% recognition rates). Taken together, our results pave the way to novel kinds of communication using tactile modality.

Published
2018

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