Inerfaces pneumatiques à changement de forme pour l’émotion et la confiance pour l’intéraction Homme-Machine

Cette thèse explore le potentiel des interfaces haptiques pneumatiques en silicone pour renforcer l'engagement émotionnel, la confiance et la communication non verbale dans trois domaines : les expériences cinématographiques, la conduite automatisée et l'interaction homme-robot (HRI). Située à l'intersection de l'informatique affective et de l'interaction homme-machine (IHM), elle montre comment un retour haptique bio-inspiré — via des changements de forme et de texture dynamiques — peut enrichir l'expérience utilisateur en alignant les stimuli tactiles sur les émotions, la conscience situationnelle et les signaux physiologiques.La première partie porte sur l'amplification des émotions au cinéma. Les récits audiovisuels classiques sont enrichis par un retour haptique pneumatique afin de créer une narration immersive et multisensorielle. Inspirée de structures biologiques (piquants d'oursins, coussinets de chats), l'interface combine textures épineuses et lisses pour moduler la valence émotionnelle, tandis que les rythmes d'inflation régulent l'arousal. Des expériences contrôlées révèlent que des stimuli haptiques congruents amplifient significativement les réponses émotionnelles : des textures en relief à haute fréquence accroissent l'excitation, alors que des textures lisses à basse fréquence favorisent le calme. À l'inverse, des signaux non congruents perturbent l'alignement émotionnel, soulignant l'importance d'une conception contextuelle. Ces résultats confirment la valeur des haptiques pneumatiques comme vecteur de communication émotionnelle, au-delà des simples alertes fonctionnelles.La deuxième partie s'intéresse aux systèmes de conduite automatisée, et plus particulièrement aux demandes de reprise de contrôle dans les véhicules autonomes de niveau 3. Le volant Pneumatic Haptic Silicon Sac, inspiré des sacs vocaux des grenouilles, délivre un retour rythmique doux destiné à réduire la charge cognitive et renforcer la confiance lors des transitions. Des comparaisons avec des systèmes vibrotactiles montrent que les signaux pneumatiques suscitent des réactions plus calmes et fluides, tandis que les alertes vibrantes génèrent des réponses plus rapides mais plus stressantes. L'ambiguïté directionnelle des signaux pneumatiques, notamment pour les changements de voie à gauche, révèle toutefois la nécessité de modalités hybrides équilibrant urgence et confort. Ces résultats contribuent à la conception de systèmes haptiques adaptatifs en fonction des contextes de conduite.La troisième partie explore l'interaction non verbale homme-robot. Une interface pneumatique simule des rythmes physiologiques tels que la respiration ou les battements cardiaques. Intégré dans la poitrine d'un robot humanoïde, ce système combine gestes volontaires et signaux physiologiques subconscients afin de faciliter la reconnaissance des émotions. Les résultats expérimentaux indiquent une amélioration de 16 % de la précision lorsque ces haptiques physiologiques complètent les gestes, particulièrement pour des émotions atténuées comme la tristesse. Les participants ont décrit ce retour comme « intime » et « réaliste », montrant son potentiel pour renforcer la confiance et le lien affectif dans la robotique sociale.Des limites demeurent, notamment la variabilité culturelle de la perception tactile et les biais directionnels observés en conduite. Ces résultats ouvrent des pistes de recherche : développement de systèmes adaptatifs en temps réel, études interculturelles sur les haptiques émotionnelles, innovations en matériaux durables.En réunissant biomimétisme, design émotionnel et facteurs humains, cette recherche pose les bases de technologies haptiques capables de dépasser la simple fonctionnalité pour instaurer des relations homme-machine plus profondes, intuitives et affectives.