Les fluides magnéto-rhéologiques en tant que frein haptique : application au rendu de toucher de piano

MR fluids as semi-active brake for haptics: the use in a piano haptic interface

¹ CEA LIST, Laboratoire d'Interfaces Sensorielles, 18 route du Panorama, 92265 Fontenay aux Roses, France
² Laboratoire de Mécanique des solides, Département de Mécanique, École Polytechnique, UMR 7649, 91128 Palaiseau Cedex, France

Reçu : 27 Janvier 2009
Accepté : 4 Mars 2009

Résumé

Nous présentons une nouvelle interface sensorielle pour claviers numériques. Cette interface contient un actionneur semi-actif à base de fluides magnéto-rhéologiques capable de reproduire le comportement dynamique de la touche traditionnelle du piano à queue. L'actionneur est composé d'une plaque mince qui cisaille le fluide MR dans l'entrefer. Un noyau magnétique et des bobines permettent d'appliquer un champ magnétique variable sur le fluide et ainsi contrôler la viscosité apparente du fluide. Cette variation de viscosité se traduit par une variation de la force de cisaillement résistante. Cette force peut ainsi être contrôlée en temps réel.

Abstract

A novel haptic interface for musical keyboards is presented, in view of its application to numerical pianos. The new key has an embedded active damping system based on a magneto-rheological (MR) fluid that can reproduce the dynamical behavior of traditional piano keys. The MR fluid is encapsulated into a thin cavity sealed by means of a flexible membrane. A slider is pushed by the key and shears the MR fluid. When a magnetic field is created in the cavity (by means of a current applied to coils and controlled in real-time), magnetic particles in the fluid organize themselves into chains aligned with the magnetic field. The chains alter strongly the rheology of the fluid. The resulting resistant force can therefore be controlled in real-time.