Apparatus
authorThomas Pietrzak <thomas.pietrzak@gmail.com>
Mon, 14 Feb 2022 17:29:33 +0000 (18:29 +0100)
committerThomas Pietrzak <thomas.pietrzak@gmail.com>
Mon, 14 Feb 2022 17:29:33 +0000 (18:29 +0100)
figures/actuatorcircuit.tex [new file with mode: 0644]
figures/wristband3protos.png [new file with mode: 0644]
mystyle.sty
tex/0-titre.tex
tex/4-loop.tex

diff --git a/figures/actuatorcircuit.tex b/figures/actuatorcircuit.tex
new file mode 100644 (file)
index 0000000..3025f24
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,33 @@
+%!TEX root = ../hdrmain.tex
+
+\begin{figure}[htb]
+  \centering
+  
+  %\tikzexternalenable
+  \begin{circuitikz}[]
+    %\ctikzset{logic ports origin=center}
+    \ctikzset{diodes/scale=0.6}
+    \draw (0,0) node[and port] (andgate) {}
+      (andgate.in 1) to[short, -o] ++(-0.5,0) node[anchor=east] {Frequency}
+      (andgate.in 2) to[short, -o] ++(-0.5,0) node[anchor=east, o-] {Amplitude}
+      (andgate.out) node[anchor=west] {};
+
+    \draw (andgate.out) -- ++(0.5,0) node[nfet,bodydiode, anchor=G](nmos){};
+
+    \draw (nmos.S) node[tlground](GND){};
+
+    \draw (nmos.D) to[short] ++(-0.5,0) to[short] ++(0,0.5) to[L, l=actuator] ++(0,1) to[short] ++(0,0.5) to[short, -*] ++(0.5,0) node[vcc](vcc){3V3};
+
+    \draw (nmos.D) -- ++(0.5,0) to[short] ++(0,0.5) to[D] ++(0,1) to[short] ++(0,0.5) to[short] ++(-0.5,0);
+
+    %\draw (0,0) node[above]{$F$} to[short, o-] ++(0.5,0)
+    %node[ieeestd and port, anchor=in 1](trans){};
+%    node[op amp, noinv input up, anchor=+](OA){\texttt{OA1}};
+
+    
+    %(node[npn]{Q}
+  \end{circuitikz}
+  %\tikzexternaldisable
+  \caption[]{}
+  \label{fig:actuatorcircuit}
+\end{figure}
diff --git a/figures/wristband3protos.png b/figures/wristband3protos.png
new file mode 100644 (file)
index 0000000..1c4b215
Binary files /dev/null and b/figures/wristband3protos.png differ
index 8f009932668416e1ee8baff7800f07d58b74860f..b8c68d69dde5f66a81529653157b37fa66575746 100644 (file)
@@ -14,6 +14,7 @@
 \usepackage{pgfplots}
 \usepackage{tikz}
 \usetikzlibrary{calc,arrows.meta,arrows,positioning,decorations.text}
+\usepackage[siunitx]{circuitikz}
 \usepgfplotslibrary{external}
 %\tikzexternalize[hdrmain,prefix=tikz/]
 \tikzexternalize[prefix=tikz/]
index 4518d1c9bad501849c7f3db65b8f12dadfb111f7..08e2c6df0fef44a7929a8cb596ebdcc0f80120ec 100644 (file)
     \end{centering}
 
     \noindent\begin{center}
-      \noindent\begin{tabular}{@{}l@{\hspace{2.5mm}}l@{\hspace{2.5mm}}l@{}}
-        \emph{Rapporteurs :} & Laurence Nigay & Professeure à Université Grenoble Alpes\\
-        & XXX & Professeur à XXX\\
-        & XXX & Professeur à XXX\\
+      \noindent\begin{tabular}{@{}l@{\hspace{2.5mm}}l@{\hspace{2.5mm}}l@{\hspace{2.5mm}}l@{}}
+        \emph{Rapporteurs} & Laurence Nigay & Professeure & Université Grenoble Alpes\\
+        & XXX & Professeur & XXX\\
+        & XXX & Professeur & XXX\\
         \\
-        \emph{Examinateurs :} & Michel Beaudouin-Lafon & Professeur à Sorbonne Université\\
-        & XXX & Professeur à XXX\\
-        & XXX & Professeur à XXX\\
-        & XXX & Professeur à XXX\\
+        \emph{Examinateurs} & Michel Beaudouin-Lafon & Professeur & Université Paris-Saclay\\
+        & XXX & Professeur & XXX\\
+        & XXX & Professeur & XXX\\
+        & XXX & Professeur & XXX\\
         \\
-        \emph{Garant :} & Stéphane Huot & Directeur de Recherches chez Inria\\
+        \emph{Garant} & Stéphane Huot & Directeur de Recherches & Inria\\
       \end{tabular}
     \end{center}
     %\vspace*{\stretch{1}}
index aa0872465803080858efaf5997b3420e34aec8ff..624e9525dc3890a18692e04478acbb7098885c95 100644 (file)
@@ -49,11 +49,41 @@ This contributes to the overload of these modalities.
 Therefore, I worked on a way to provide haptic feedback for 3D interaction.
 
 The design rationale was to keep the users' hands free since this was the main motivations of this type of sensor.
-Otherwise tactile feedback could be integrated in a controler.
-Therefore we opted for a wearable, with the idea to 
+If users have to hold a device for haptic feedback, this device could also serve as an input controller.
+%Otherwise tactile feedback could be integrated in a controler.
+Therefore we opted for a wearable haptic device for the wrist.
 
 \paragraph{Apparatus}
 
+There are several reasons to discuss the design and implementation of the prototype in this document.
+First it is designed for expressivity with simplicity.
+Second the iterative process is an interesting case study that led to guidelines regarding the implementation of interative systems.
+It helped me with the ideation of the concept depicted in \reffig{fig:hapticpath} in \refchap{chap:output}.
+
+We discussed the output vocabulary of vibrotactile feedback in \refchap{chap:output}.
+The independent control of both the frequency and amplitude of the signal is necessary for an expressive output vocabulary.
+The typical way to drive precise vibrotactile actuators is to use a sound generation system.
+This is convenient because the parameters of the signal are the same: frequency, amplitude, and shape.
+The main difference is the frequency range: 1--1000Hz for haptics and 200--20kHz for sound.
+Managing the amplitude is easier with vibrations because the required amplitude levels are much lower.
+In the end, the shape parameter is in my opinion the bottleneck of complexity for the implementation of vibrotactile devices because it imposes a much higher sampling rate.
+
+For the sake of simplicity, I opted for a simple design that enabled the precise control of frequency and anmplitude at the cost of a low control of the signal shape.
+The overall idea is to control the frequency and amplitude with PWM signals generated by a simple microcontroller.
+The frequency signal typically ranges between 1--1000Hz.
+The amplitude is controlled with the duty cycle of a high-frequency signal.
+We used voice coil actuators, therefore they behave like low-pass filters, which stabilizes this high-frequency signal to a lower-voltage signal, hence reducing the amplitude.
+Our prototypes used 16MHz controllers with 8 bits timers, which gives a 62.5kHz loop with 256 levels of amplitude.
+
+\input{figures/actuatorcircuit.tex}
+
+\begin{figure}[htb]
+  \centering
+  \includegraphics[width=\textwidth]{figures/wristband3protos}
+  \label{fig:wristbandprototypes}
+  \caption[Haptic wristband prototypes]{Three iterations of haptic wristband prototypes.}
+\end{figure}
+
 \subsection{Quantitative limitations}
 
 focus on feedback rather than interaction