HydroHaptics: Surfaces souples avec retour de force réel

Le toucher est l’un de nos sens les plus importants, et il commence à se développer même avant notre naissance. C’est en fait le premier sens qui se développe dans l’embryologie humaine.

En tant que partie intégrante de nos vies, le toucher se produit lorsque des neurones spécialisés détectent les informations tactiles de la peau et les transmettent au cerveau, où elles sont perçues comme de la température, de la pression, de la douleur et des vibrations.

Nos neurones sensoriels sont très diversifiés, leurs terminaisons étant situées dans diverses structures sensorielles. Ces neurones travaillent en harmonie pour détecter de nombreuses qualités différentes du toucher.

À mesure que notre compréhension du langage complexe du toucher s’est accrue, notre capacité à le recréer grâce à la technologie s’est également améliorée. C’est là que les haptiques interviennent, un domaine émergent qui traduit la richesse sensorielle du toucher humain en expériences numériques et mécaniques.

Dérivé du mot grec « haptein », qui signifie contact ou toucher, les haptiques désignent la détection et la manipulation par le toucher. Elles impliquent également l’utilisation de la technologie pour créer des sensations tactiles telles que des vibrations ou un retour de force. Des exemples incluent les manettes de jeu, les vibrations de smartphone, la chirurgie robotique et la réalité virtuelle.

Les haptiques permettent à un utilisateur de toucher et de sentir des objets éloignés de manière indirecte. Des dispositifs spéciaux comme les joysticks et les gants de données offrent un retour d’information provenant des applications informatiques sous forme de sensation tactile. En fournissant un retour de force aux personnes interagissant avec des environnements virtuels, les haptiques créent un flux d’information bidirectionnel.

L’évolution des technologies haptiques 

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Depuis son introduction il y a environ un demi-siècle, les haptiques ont évolué en un domaine sophistiqué où des sensations comme la texture, la température, la pression et même la douceur peuvent être intégrées dans les objets du quotidien. Cette nouvelle génération de haptiques promet de rapprocher les expériences numériques d’une interaction physique réelle.

La gamme diversifiée des technologies haptiques qui façonnent les interfaces d’aujourd’hui montre à quel point la technologie a rapidement progressé.

Les smartphones et les objets portables utilisent le retour vibrotactile pour générer des vibrations, tandis que les haptiques électrostatiques dans les écrans tactiles et les trackpads créent une illusion de texture ou de friction sur un écran autrement lisse. Les haptiques thermiques simulent des changements de température pour apporter plus de réalisme aux interactions virtuelles.

Le retour de force ajoute une sensation de pression ou de mouvement pour rendre les interactions plus réalistes. Les actionneurs et moteurs haptiques sont ce qui vous fait ressentir une résistance sur une manette de jeu ou un dispositif VR.

Au-delà de cela, des matériaux intelligents émergents comme les polymères électroactifs et magnétorhéologiques, qui changent de forme ou de fermeté lorsqu’ils sont exposés à des champs électriques ou magnétiques, permettent un retour haptique flexible.

Il existe également les haptiques piézoélectriques pour un retour précis et localisé utilisant la tension. De petites forces latérales appliquent de petites forces latérales à la peau, tandis que les haptiques microfluidiques utilisent de minuscules canaux fluides pour simuler des sensations tactiles.

Encore une autre technologie dans ce domaine en pleine expansion est les haptiques pneumatiques et hydrauliques, qui sont utilisées pour simuler la force de préhension, le poids ou l’impact en exploitant la pression d’air ou de liquide.

Parmi celles-ci, les haptiques hydrauliques gagnent beaucoup d’attention parmi les chercheurs en tant que technologie haptique haute fidélité. Cette technologie émergente, après tout, fournit des sensations puissantes et réalistes qui dépassent les capacités des haptiques basées sur les vibrations plus anciennes.

L’utilisation de fluides ici permet la création d’un retour de force fort, précis et très dynamique. De plus, les systèmes haptiques hydrauliques peuvent fournir des sensations thermiques rapides et réalistes en faisant circuler rapidement de l’eau à différentes températures. En outre, les systèmes hydrauliques et pneumatiques peuvent être intégrés dans des dispositifs souples et flexibles, permettant des haptiques portables plus naturelles qui réduisent la fatigue de l’utilisateur et maintiennent la dextérité.

Les dispositifs haptiques actuels sont souvent encombrants et rigides, ce qui les rend inadaptés à une interaction omniprésente ; les chercheurs ont résolu cet inconvénient en développant des pompes et actionneurs hydrauliques miniatures, permettant ainsi la création de petits appareils portables beaucoup plus pratiques pour un usage quotidien.

Par exemple, il y a plusieurs années, des chercheurs d’Autodesk Research, de l’Université du Manitoba et de l’Université de Toronto ont collaboré pour créer HydroRing¹, un dispositif porté au doigt pour délivrer des sensations tactiles de température, de vibration et de pression afin de permettre des interactions haptiques en réalité mixte.

Lorsqu’il est actif, cet appareil portable fournit des sensations grâce à un liquide qui circule à travers un tube fin et flexible porté sur la pulpe du doigt. En mode passif, il a un impact minimal sur la dextérité de l’utilisateur et sur sa perception des stimuli.

Plus récemment, des chercheurs de Georgia Tech ont présenté leur bague haptique souple², qui combine l’action pneumatique et hydraulique pour imiter la douceur, la rugosité et la température sur la phalange proximale. Cette bague, fabriquée en silicone EcoFlex 00-30 pour correspondre aux propriétés mécaniques de la peau humaine, permet aux porteurs d’explorer leur environnement avec le bout des doigts.

Sa conception permet la délivrance de vibrations via l’inflation pneumatique, de sensations thermiques grâce à la circulation d’eau dans un circuit hydraulique, et de pression simultanément.

Après avoir évalué l’efficacité de la bague et des techniques de rendu, les chercheurs ont mené une étude utilisateur impliquant 15 participants. Ils ont constaté un taux de précision allant jusqu’à 90 % dans la capacité des participants à associer des textures virtuelles à des réelles. Les évaluations adjectivales multidimensionnelles indiquent également que le dispositif communiquait efficacement des sensations tactiles distinctes à travers les différentes modalités.

Il y a quelques années, des chercheurs de l’Université Carnegie Mellon ont poussé la technologie plus loin en développant des haptiques basées sur l’hydraulique³ suffisamment fines, seulement 5 mm, pour être intégrées dans un écran OLED afin de permettre de ressentir physiquement les notifications tactiles.

La nouvelle technologie d’affichage peut permettre aux utilisateurs d’avoir une manière plus immersive et interactive d’interagir avec les notifications, d’appuyer sur des boutons et de taper sur le clavier. Le prototype, selon les chercheurs, pourrait également permettre des interfaces dynamiques sur d’autres appareils tels que les lecteurs de musique, les jeux, les véhicules électriques, et plus encore.

Actuellement, des chercheurs de l’Université de Bath ont développé une nouvelle technologie réactive⁴ appelée HydroHaptics qui répond même aux tapotements et aux pressions.

Pourquoi les haptiques hydrauliques surpassent les pneumatiques (HydroHaptics expliqué)

Les interfaces souples et flexibles offrent un potentiel d’interaction unique mais souffrent d’un retour de force limité. Ici, les approches pneumatiques ne sont pas adaptées car elles manquent de réactivité et de précision, tandis que les solutions microhydrauliques ont une entrée limitée.

Ainsi, les systèmes hydrauliques constituent l’option idéale. Les systèmes hydrauliques utilisent le liquide comme fluide de travail, contrairement aux approches pneumatiques qui utilisent de l’air, dont la compressibilité limite la vitesse et la précision de la force et du déplacement de sortie. Le liquide permet une plus grande précision ainsi qu’une sortie plus réactive.

Les modèles hydrauliques interactifs actuels utilisent principalement la microhydraulique, qui peut offrir un contrôle accru mais présente des limitations de volume, restreignant l’interface à de petits boutons, ce qui affecte la flexibilité d’entrée et la diversité des formes.

Lors de la conception de systèmes hydrauliques interactifs, il faut également gérer les fuites, la capacité de rétroaction limitée et le besoin de composants spécialisés, ce qui complique leur réalisation.

Ainsi, les chercheurs ont créé HydroHaptics, un nouveau système qui permet un retour de force haute fidélité sur des interfaces déformables grâce à la transmission hydrostatique. Cette plateforme est capable d’améliorer la qualité du retour de force sur les interfaces souples, tout en conservant les qualités qui permettent des expériences utilisateur riches, à savoir flexibilité, douceur et liberté d’entrée.

Cette technologie présente plusieurs avantages. Tout d’abord, elle est alimentée par un moteur à courant continu sans balais et ne nécessite pas de pompes, de valves et de régulateurs. En exploitant la disponibilité, l’accessibilité et les options de contrôle du moteur compact, les chercheurs peuvent créer des effets de retour de force sur HydroHaptics.

Conçue avec moins de composants pour être évolutive, elle réduit la susceptibilité du système aux fuites tout en le rendant adaptable à des interfaces plus grandes. La plupart des composants utilisés dans le système sont également des pièces standard ou imprimées en 3D.

De plus, HydroHaptics est intrinsèquement bidirectionnelle pour permettre à la fois la détection des interactions de force d’entrée et la délivrance du retour de force. Cela signifie que la technologie novatrice permet une communication à double sens entre une personne et l’objet qu’elle tient ou porte.

Ensemble, tous ces avantages offrent des opportunités uniques d’explorer les interactions haptiques sur des interfaces souples et de développer des dispositifs déformables novateurs.

Actuellement, HydroHaptics est un système open source avec une cellule hydraulique scellée, contenant une quantité fixe de liquide, incompressible, qui couple hydrauliquement les deux surfaces flexibles de la cellule. Cela permet la transmission de force bidirectionnelle entre elles.

Un actionneur mécanique linéaire agit comme le moteur haptique, pouvant fournir un retour de force en déplaçant le fluide, transmettant la force à l’interface déformable. Pour permettre à l’interface de se déformer, le même moteur se déplace en réponse à la force appliquée à l’interface déformable tout en maintenant la pression à l’intérieur de la cellule hydraulique, réglable pour rendre différents niveaux de raideur.

En utilisant cette approche, les utilisateurs peuvent ressentir des vibrations, des clics nets et des résistances variables tandis que la surface conserve sa douceur et sa flexibilité naturelles, quel que soit le type de pression, pincement ou torsion appliqué, « quelque chose qui, jusqu’à présent, n’était tout simplement pas possible », a déclaré le co‑responsable de l’étude James Nash, doctorant en informatique à Bath.

Ainsi, une personne peut pincer, tapoter ou tordre un objet tel qu’une souris d’ordinateur souple, un vêtement ou un coussin, et cet objet répondra de manière expressive et significative, par exemple en atténuant la lumière, en sculptant sur un écran ou en changeant de chaîne de télévision.

L’entrée utilisateur peut également être détectée en surveillant la pression interne.

« L’entrée de l’utilisateur est perçue par le système à travers l’objet, et l’utilisateur ressent alors la réponse haptique du système via la surface déformable. »

– Professeur Jason Alexander, responsable de l’étude, du département d’informatique de Bath.

De cette manière, HydroHaptics permet des expériences haptiques distinctes sur des interfaces souples et déformables, qui sont actuellement impraticables avec les approches existantes.

Avec HydroHaptics, les chercheurs ouvrent la porte à des opportunités passionnantes pour les interactions basées sur le toucher avec des objets du quotidien. La technologie peut grandement bénéficier aux jeux, aux technologies portables, à la simulation médicale, à la conception de produits et à d’autres domaines.

La prochaine vague d’interaction homme‑ordinateur

L’équipe de scientifiques informatiques de Bath a présenté son étude sur HydroHaptics lors du ACM Symposium on User Interface Software and Technology (UIST ’25) il y a quelques semaines, où l’article a reçu une mention honorable.

Dans sa forme actuelle, le système a une forme cylindrique, dont le sommet est un dôme déformable en silicone, qui constitue la surface supérieure exposée de la cellule, dont le bas est également scellé par une membrane en silicone flexible. Juste en dessous de la cellule se trouve un capteur de pression et un porte‑vis sans vis, alimenté par le moteur à courant continu.

Lorsque l’utilisateur interagit avec le dôme, en le pressant ou le serrant, il déplace l’eau, ce qui la pousse à presser et à étendre la membrane inférieure. Le capteur détecte l’augmentation de pression résultante et l’associe au geste correspondant et à la commande qui y est liée.

Pour fournir un retour tactile, le dispositif utilise le moteur pour comprimer la cellule par le dessous, ce qui pousse le dôme vers le haut contre le doigt de l’utilisateur, créant ainsi une sensation de vibration oscillante, d’un clic distinct ou d’un bouton poussoir tendu.

Pour démontrer la capacité d’HydroHaptics à améliorer l’interaction grâce à un retour de force fin, l’équipe l’a intégré dans quatre applications quotidiennes.

Une souris d’ordinateur déformable et augmentée de force avec un dôme en silicone souple qui permettait aux utilisateurs de sculpter des objets numériques sur un écran en pressant et en déformant la surface de la souris.

Un petit coussin interactif qui délivre un retour haptique tout en conservant sa douceur. Un sac HydroHaptic a été placé dans le coussin pour contrôler les appareils intelligents lorsqu’il est pressé ou serré.

Un sac à dos qui fournit un retour de force corporel via les sangles. Il délivrait les notifications du smartphone par des tapotements et pressions sur les épaules, pouvant également être utilisé pour la navigation.

Un joystick imprimé en 3D, augmenté de force grâce à la technologie HydroHaptic, pour améliorer l’immersion dans les jeux vidéo. Le retour haptique était donné aux joueurs pendant le jeu pour simuler tension, résistance ou impact net.

Ces applications démontrent l’intégration d’un retour haptique de qualité dans des interfaces et objets souples et flexibles pour la première fois. Et l’équipe voit un grand potentiel pour leur technologie à travers une large gamme d’appareils interactifs.

« Nos expériences montrent qu’il s’agit d’un système fiable permettant à un humain d’interagir avec des objets souples de manière significative, ce qui améliorera notre façon de vivre et de travailler. »

– Professeur Jason Alexander

Pour illustrer le potentiel d’HydroHaptics, il a donné l’exemple d’un utilisateur ressentant des effets physiques dans le coussin sur lequel il s’appuie, qui reflètent ce qui se passe sur la télévision devant lui. Par exemple, la vibration du coussin lorsqu’une voiture passe sur une route cahoteuse à la télévision, ou le coussin qui devient solide lorsqu’une personne heurte un mur dur. Un autre exemple est celui du porteur du sac à dos, qui n’a plus besoin de son téléphone pour la navigation, les sangles le guidant par de légers pressions sur l’épaule.

« Ce ne sont là que deux des nombreuses façons dont cette technologie pourrait être intégrée dans nos vies dans un avenir proche. »

– Alexander 

Pour évaluer les performances de leur technologie, l’équipe a réalisé une série d’évaluations techniques à l’aide d’un bras robotisé de haute précision et a mené une étude utilisateur. Au cours de l’étude, l’équipe a démontré la capacité d’HydroHaptics à créer des effets haptiques distincts avec une précision d’identification moyenne de 82,6 % pour tous les effets et de 92,8 % pour l’effet le plus distinct.

Alors que d’autres équipes de recherche travaillent également sur des interfaces souples et déformables, ayant produit des prototypes montrant des sensations très localisées ou différents niveaux de retour de faible fidélité, elles n’ont pas atteint le niveau d’échelle, de précision et de résolution d’HydroHaptics.

L’équipe croit que les produits HydroHaptics peuvent être prêts pour le marché bientôt, si l’intérêt pour leur technologie en est la preuve. « Avec des ressources suffisantes, il ne serait pas irréaliste que cela soit un produit dans un an ou deux », a déclaré le professeur Alexander.

Mais bien sûr, l’équipe doit d’abord affiner le moteur haptique afin de réduire son encombrement et le rendre adapté aux applications commerciales.

Le système n’est pas non plus exempt de limitations techniques. Comme le papier le note, de l’air peut se coincer à l’intérieur de la cellule hydraulique ou fuir dans le système avec le temps, ce qui peut réduire ses performances. De plus, une pression de sortie élevée nécessite une puissance importante, ce qui peut entraîner des problèmes thermiques.

En ce qui concerne le moteur haptique, l’approche de l’équipe repose sur le fait qu’il soit rigide, et bien qu’il puisse être séparé par un tube flexible, il doit rester connecté à l’interface, ce qui n’est pas toujours faisable pour des interfaces entièrement déformables. L’étude note :

« HydroHaptics représente une avancée significative vers l’objectif à long terme d’obtenir des systèmes de retour de force haptique entièrement déformables, et les travaux futurs devraient viser à réduire le nombre et la taille des composants rigides. »

Investir dans la technologie haptique

Texas Instruments (TXN ) est un géant des semi-conducteurs qui développe des puces analogiques et de traitement embarqué pour divers marchés, notamment l’électronique grand public, l’automobile, les équipements de communication, l’industriel et les systèmes d’entreprise.

TI est également un acteur majeur de l’industrie haptique, fournissant des solutions intégrées incluant des pilotes haptiques, des contrôleurs d’écrans tactiles et des bibliothèques logicielles pour générer des retours tactiles dans les produits électroniques grand public et industriels.

Texas Instruments (TXN )

Avec une capitalisation boursière de 160,5 milliards de dollars, les actions TXN se négocient actuellement à 176,93 $, en baisse de 5,83 % depuis le début de l’année mais en hausse de 26,4 % depuis le creux d’avril. Les actions TXN ont même atteint un record historique (ATH) à 221,69 $ en juillet.

Texas Instruments affiche un BPA (TTM) de 5,28 et un PER (TTM) de 33,46. Un rendement du dividende de 3,22 % est offert aux actionnaires. Le 16 octobre, TI a déclaré un dividende en espèces trimestriel de 1,42 $ par action ordinaire. Le dividende a été augmenté de 4 % le mois dernier, marquant 22 années consécutives d’augmentations.

Résultats récents (T2 2025) : Texas Instruments a déclaré 4,45 milliards de dollars de revenus (+16 % en glissement annuel, +9 % en glissement trimestriel), environ 1,30 milliard de dollars de bénéfice net, et un BPA de 1,41 $. La direction a prévu des revenus de 4,45–4,80 milliards de dollars pour le T3. Le flux de trésorerie disponible (TTM) était d’environ 1,8 milliard de dollars dans le rapport du T2‑2025.

Conclusion

Alors que le monde des haptiques s’étend et se développe, HydroHaptics représente un changement de paradigme dans la façon dont nous toucherons et serons touchés par la technologie. En combinant des interfaces souples et déformables avec un retour de force précis, la technologie ouvre la porte à des interactions plus riches et plus naturelles avec nos appareils et environnements.

Du divertissement immersif à la formation médicale en passant par les maisons intelligentes, cette technologie pourrait redéfinir la façon dont les humains et les machines communiquent.

Références :

1. Han, T., Anderson, F., Irani, P., & Grossman, T. (2018). HydroRing : Soutenir les haptiques en réalité mixte en utilisant le flux de liquide. In Proceedings of the 31st Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology (UIST ’18) (pp. 913–925). Association for Computing Machinery. https://doi.org/10.1145/3242587.3242667
2. Sanz Cozcolluela, A., & Vardar, Y. (2025). Générer des textures multimodales avec une bague haptique hydro‑pneumatique souple. Elsevier BV. https://doi.org/10.2139/ssrn.5170637
3. Shultz, C., & Harrison, C. (2023). Flat Panel Haptics : Pompes électroosmotiques intégrées pour des affichages de forme évolutifs. In Proceedings of the 2023 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (Article 745). Association for Computing Machinery. https://doi.org/10.1145/3544548.3581547
4. Nash, J. D., Sauvé, K., van Riet, C. M., van Oosterhout, A., Sharma, A., Clarke, C., & Alexander, J. (2025). HydroHaptics : Retour de force haute fidélité sur des interfaces souples et déformables utilisant la transmission hydrostatique. In A. Bianchi, E. Glassman, W. E. Mackay, S. Zhao, J. Kim, & I. Oakley (Eds.), Proceedings of the 38th Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology (UIST ’25) (Article No. 59). Association for Computing Machinery. https://doi.org/10.1145/3746059.3747679