EP2737389A1 - System and method of detecting and locating a disturbance in a medium - Google Patents

System and method of detecting and locating a disturbance in a medium

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Publication number
EP2737389A1
EP2737389A1 EP12744065.9A EP12744065A EP2737389A1 EP 2737389 A1 EP2737389 A1 EP 2737389A1 EP 12744065 A EP12744065 A EP 12744065A EP 2737389 A1 EP2737389 A1 EP 2737389A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
disturbance
medium
dermis
locating
detecting
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12744065.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jean-Pierre Nikolovski
Nicolas Guenard
Gérard CHALUBERT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Publication of EP2737389A1 publication Critical patent/EP2737389A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/043—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using propagating acoustic waves
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/043—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using propagating acoustic waves
    • G06F3/0436—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using propagating acoustic waves in which generating transducers and detecting transducers are attached to a single acoustic waves transmission substrate

Definitions

  • the present invention relates to a system for detecting and locating a disturbance of a medium. It also relates to a method implemented by this system.
  • the patent published under the number FR 2 916 545 describes a system using a relative absorption signature recognition of a seismic acoustic wave on a set of resonant figures of the interface object.
  • the relative damping and phase shift for each frequency induced by a touch is one of the components of a relative damping vector built on a predefined number of resonance figures.
  • the subject of the invention is therefore a system for detecting and locating a disturbance of a medium, comprising:
  • the medium comprises a so-called dermis layer of elastic material of locally deformable thickness by the disturbance.
  • the sensitivity of the medium to any disturbance is increased by the elasticity of its dermis in thickness.
  • the analysis of the reception signal makes it possible to detect the disturbance and to locate it, but moreover, it makes it possible, because of a local deformation caused by the disturbance in the thickness of the dermis and of an influence. sensitive of this local deformation on the reception signal, to characterize it more finely.
  • the Young's modulus characteristic of the elasticity of the dermis is between 0.1 and 10 MPa.
  • the dermis consists of a polymer, gel or silicone resin and has a rest thickness of between 0.5 and 5 mm, preferably 2 mm.
  • volume acoustic waves emitted into the medium comprise pressure waves propagating in the dermis.
  • the medium comprises an additional layer, called epidermis, stretched against the outer surface of the dermis and texture such that frictional contact on this epidermis generates a spectrum of acoustic vibrations in audible frequencies detectable by the means of reception of acoustic waves of volumes.
  • epidermis an additional layer, called epidermis, stretched against the outer surface of the dermis and texture such that frictional contact on this epidermis generates a spectrum of acoustic vibrations in audible frequencies detectable by the means of reception of acoustic waves of volumes.
  • the dermis layer is disposed in a recess of a rigid support of the system and protected by a cover, for example made of plastic or metal material, of lateral dimensions lower than those of the obvious for its insertion in this case. last and its partial immersion in the dermis.
  • a system for detecting and locating a disturbance of a medium may comprise a vibrating device embedded in the dermis for a vibrotactile feedback controlled according to mechanical vibrations with a frequency of less than 500 Hz in the dermis, preferably even less than 200 Hz.
  • the volume acoustic wave emission means comprise at least one emission resonator disk in a predetermined transmission frequency range, outside the range of audible frequencies from 50 Hz to 15 kHz, and
  • the volume acoustic wave receiving means comprise at least one receiving resonator disk in a frequency range including at least the predetermined transmission frequency range and the audible frequency range.
  • the predetermined transmission frequency range is included in the range 20kHz - 100kHz.
  • a system for detecting and locating a disturbance of a medium may include means for estimating a detected disturbance duration and means for measuring a heat transfer from or to the propagation medium during this disturbance period.
  • a system for detecting and locating a disturbance of a medium may further comprise means for controlling the temperature of at least a portion of the propagation medium to at least one predetermined servocontrol temperature and means for estimating the effusivity of a disturbing object from this servocontrol temperature and the measurement of heat transfer.
  • a system for detecting and locating a disturbance of a medium may comprise means for measuring a damping, due to the presence of a disturbance, of the acoustic waves of volume. propagating in the medium and means for estimating the contact surface of this disturbance from the damping measurement.
  • the emission means are means for transmitting successive acoustic waves in the medium
  • the reception means are means for receiving successive acoustic waves after their propagation in the medium.
  • the transmission means are designed so that the amplitude and / or phase spectrum of each acoustic wave having, at at least a certain frequency, an amplitude, respectively a phase, varying in the medium according to a certain spatial distribution of amplitude, respectively of phase, these spatial distributions of amplitude, respectively of phase, successive acoustic waves are different from each other.
  • FIG. 1 represents schematically and in section the general structure of a detection and localization system according to one embodiment of the invention
  • FIG. 2 more precisely illustrates transmission and acoustic reception means of the system of FIG. 1,
  • FIG. 3 is a view from below of the transmission means of FIG. 2, on which a first source of acoustic waves is indicated,
  • FIG. 4 is a directivity diagram of the first acoustic wave source of FIG. 3,
  • FIG. 5 is a view from below of the transmission means of FIG. 2, on which a second source of acoustic waves is indicated;
  • FIG. 6 is a directivity diagram of the second acoustic wave source of FIG. figure 5,
  • FIGS. 7 to 11 are theoretical and experimental directivity diagrams of the emission means of FIG. 2 according to different relative contributions of the two sources of acoustic waves of FIGS. 3 and 5,
  • FIG. 12 is a graph illustrating two control signals provided by a computing device respectively to the two acoustic wave sources of the transmission means of FIG. 2;
  • FIGS. 13 and 14 show schematically and partially the system of FIG. 1 in view from below
  • FIG. 15 illustrates the successive steps of a learning method implemented by the system of FIG. 1,
  • FIG. 16 illustrates the successive steps of a method for detecting, locating and characterizing disturbances implemented by the system of FIG. 1,
  • FIG. 17 details a step of monitoring the process of FIG. 15, and
  • FIG. 18 shows schematically, partially and in section the structure of a detection system and location according to another embodiment of the invention.
  • the system for detecting and locating a disturbance P illustrated schematically in section in FIG. 1 comprises a volume acoustic wave propagation medium 10 forming a tactile human-machine interface, more precisely a tactile surface. It further comprises means 12 for transmitting acoustic waves of volume in the medium 10, designed to emit these acoustic waves of volume on reception of at least one control signal (E1 in FIG. 1) and means 14 receiving acoustic waves volume after their propagation in the medium 10, designed to provide a reception signal R from acoustic waves received. Finally, it comprises means for detecting and locating the disturbance P in the medium 10 from the reception signal R.
  • the volume acoustic wave propagation medium 10 is illustrated in FIG.
  • the medium 10 is to three-dimensional shape reproducing, as regards the robot, the shape of a body part interacting with the outside: head, hand, ... of the robot).
  • the dermis 16 mainly comprises a layer 16, called the dermis, of elastic material of locally deformable thickness by a disturbance of its outer surface 18, in particular the perturbation P.
  • It is chosen from an elastic material whose Young's modulus is preferably between 0.05 and 10 MPa, such as in particular a polymer, a silicone gel, a silicone resin or a viscous liquid.
  • the dermis 16 can see its thickness decrease locally by 10 to 40% when a pressure of 1 N / cm 2 is applied thereto.
  • the material of the dermis may be chosen indifferently opaque or transparent.
  • a material that may be suitable for forming the dermis 16 is, for example, a silicone gel having the following properties:
  • the dermis 16 may be stretched in a rigid frame thus forming a tense flat interface, but it is preferably, as illustrated in FIG. 1, intimately coupled, for example following a casting or dipping operation in a bath of polymer resin, to a plate 20 or more generally a support structure that can be a thin and rigid three-dimensional shell, made of glass, plastic or metal, itself fixed to a frame or a support in a limited number of fixed points, such as the plastic protective shells of humanoid robots or tablets and touch screens.
  • the coupling with the plate 20 extends over the entire inner surface 22, opposite the outer surface 18, of the dermis 16.
  • an inner frame 24 of the same thickness as the dermis 16 is fixed on the periphery of the plate 20 and surrounds the latter.
  • the inner frame 24 further performs a function of acoustic wave reflector propagating in the dermis 16.
  • an additional layer 26 called the epidermis, which is much thinner than the dermis 16 is stretched against its outer surface 18.
  • This epidermis 26 is for example made of a flexible fabric or a textured plastic film, such as PVC or vinyl, a thickness of between 0.05 and 0.5 mm, preferably between 0.1 and 0.3 mm, preferably even 0.2 mm +/- 10%. It is stretched against the dermis 16 and crushed between the inner frame 24 and an outer frame 28 fitting on it.
  • a first function fulfilled by this epidermis 26 is to protect the dermis 16 against surface aggressions.
  • a second function is to reduce the friction forces facilitating sliding, relative to an exploration or caress for example, on the surface of the propagation medium 10.
  • a third function is to generate in case of contact with friction, thanks to its texture and its tribological characteristics, a spectrum of acoustic vibrations in audible frequencies, notably below 5 kHz.
  • This audible spectrum is also discriminating because it makes it possible, for example, to distinguish a caress from scratching and stabilizes the sliding during a caress, which also stabilizes the level of acoustic damping of the underlying waves implemented by contact with the whole surface of a hand.
  • the propagation medium 10 thus formed of the plate 20, the dermis 16 and the epidermis 26 can be obtained by plastic injection which makes it simple to manufacture.
  • the transmission means 12 are designed for the emission of acoustic waves of volume 30, 32, some of which are longitudinal waves or pressure waves 30 propagating throughout the thickness of the dermis 16 and others are waves flexion 32 propagating throughout the thickness of the plate 20 (or more generally the support of the dermis 16).
  • the propagation of acoustic waves in the epidermis 26 is negligible given the relative fineness of this additional layer relative to the other two.
  • the epidermis 26 fulfills an acoustic isolator function making it possible to maintain the propagation of the waves emitted by the transmission means 12 in the propagation medium 10.
  • the transmission means 12 take the form of a resonator disc for example made of metal, having a periphery 34 and a central portion 36 tapering from the periphery to the center of the disc, to a central opening .
  • the emission resonator disk 12 further comprises a hollow central sleeve 38 extending in the dermis 16 perpendicular to the disk from the periphery of the central opening, through an opening in the plate 20.
  • the periphery 34 of the emission resonator disk 12 has a lower face (facing the opposite of the plate 20) covered with a piezoelectric ring 40 whose structure will be detailed with reference to Figure 2.
  • the volume acoustic waves generated by the piezoelectric ring 40 are transmitted by the emission resonator disk 12 to the dermis 16 by virtue of the central sleeve 38 and to the plate 20 thanks to the peripheral rib 42.
  • the emission resonator disk 12 is designed so that the proportion of waves emitted in the dermis 16 is much greater than those emitted in the plate 20.
  • the solid-solid coupling between the emission resonator disk 12 and the plate 20 being more effective than the solid transmission - elastic medium between the emission resonator disk 12 and the dermis 16, the contact by the peripheral rib 42 is sufficient.
  • any other type of low coupling contact could also be suitable.
  • This configuration has in any case the advantage of allowing attachment of the emission resonator disc 12 by gluing against the plate 20.
  • the emission resonator disc has a diameter of 10 to 20 mm and the central sleeve 38 passes through the plate 20 without touching it, opening into the dermis 16 to rise from the plate 20 by a height preferably of the order of half of the thickness of the dermis 16. It is closed on the side opening into the dermis 16.
  • the reception means 14 are designed for the reception of the volume acoustic waves 30, 32 propagated in the propagation medium 10, among which the longitudinal or pressure waves 30 propagated in the dermis 16 and the flexural waves 32 having propagated in the thickness of the plate 20.
  • the receiving means 14 take the form of a resonator disc similar to the emission resonator disc 12, except for the lower face of its periphery which is covered with a piezoelectric ring 44 different from the ring. Piezoelectric 40.
  • a non-limiting example of a structure for this piezoelectric ring 44 will be detailed with reference to FIG. 2, but it should be noted that for an optimization of the reception of the waves emitted in the propagation medium 10, the reception resonator disk 14 preferably provides a differential signal from two half-rings so that its reception spectrum is wider than the emission spectrum of the resonator disk 12. Thus, it is capable of detecting not only disturbances, known as active, detectable perturbations.
  • the reception resonator disk 14 is judiciously designed to further detect audible acoustic waves (frequencies between 50 Hz and 15 Hz). kHz). It can thus be taken advantage of the texture of the epidermis 26, capable of generating audible acoustic waves specific for certain types of disturbances: caress, scratching, etc.
  • the attachment of the resonator receiving disc 14 is also done by bonding its peripheral rib against the plate 20 so that the transmitting and receiving means are in direct coupling via the plate. This coupling is stable and independent of any other support device.
  • the detection and localization means are implemented in a computing device 46 connected to the transmission resonator 12 and reception 14 disks.
  • This computing device 46 is designed to receive and process the reception signal R. It is also designed to supplying the control signal or signals (E1 in FIG. 1) to the emission resonator disc 12. For this purpose, it is designed to implement actions which will be detailed with reference to FIGS. 15 to 17.
  • the computing device 46 comprises for example a conventional computer having an input / output interface 48, a processor 50 associated with one or several memory (s) identified by the generic reference 52.
  • the memory 52 stores a database 54 of reference data some of which are determined by learning for the detection, location and qualification of disturbances.
  • the memory 52 also stores one or more computer programs 56, 58, 60 consisting of instruction sequences that, when executed by the processor 50, perform the following actions:
  • the computer programs 56, 58, 60 are presented as separate, but this distinction is purely functional. They could just as easily be grouped into one or more software. Their functions could also be at least partly micro programmed or micro wired in dedicated integrated circuits. Thus, in a variant, the computing device 46 could be replaced by an electronic device consisting solely of electronic circuits (without a computer program) for carrying out the same actions. Moreover, since the reception signal R is analog output of the receiving resonator disk 14, it could undergo some of its processing before scanning, such as for example filtering and amplification.
  • the piezoelectric ring 40 of the emission resonator disc 12 has an upper face covered with an upper electrode 70 by which it is bonded to the lower face of the periphery 34 of the emission resonator disc 12
  • the piezoelectric ring 40 further has a lower face covered with four lower electrodes 72A, 72B and 74A, 74B each covering a quarter of this annular underside.
  • the piezoelectric ring 40 is polarized uniformly over its entire surface.
  • the piezoelectric ring 44 of the resonator receiving disc 14 likewise has an upper face covered with an upper electrode 76 by which it is bonded to the lower face of the periphery of the resonator receiving disc 14.
  • the piezoelectric ring 44 also has a lower face covered with two lower electrodes 78A, 78B each covering one half of this face lower ring. In the example described, the piezoelectric ring 44 is also polarized uniformly over its entire surface.
  • the upper electrodes 70 and 76 of the two piezoelectric rings 40 and 44 are connected to an electrical ground of the computing device 46.
  • the computing device 46 is adapted to provide the following control signals to the transmission resonator disk 12:
  • reception signal R r (t) between the two opposite lower electrodes 78A, 78B from the acoustic waves received by the reception resonator disk 14.
  • the two opposite lower electrodes 72A and 72B are more precisely polarized respectively between two opposite potentials the one e (A e (A
  • 74A and 74B are more precisely polarized respectively between two potentials e (t) e (t)
  • opposed 78A and 78B arrive at the inputs of a differential amplifier and are more precisely polarized respectively between two potentials opposite one another:
  • a method for transmitting acoustic waves in the propagation medium 10, for the detection and localization of disturbances, implemented by the program 56 will now be detailed. It is first necessary to define the concepts of radiation pattern and directivity that will be used later.
  • a radiation pattern of an acoustic wave source corresponds to the amplitude modulus of the acoustic waves at each point of a predetermined sphere centered on the source, divided by the maximum amplitude modulus along the sphere. Thus, its values are between zero and one.
  • a directivity diagram corresponds to the intersection of the radiation pattern with a plane. He thus characterizes the amplitude modulus variations on a circle of the plane centered on the source.
  • the two opposite lower electrodes 72A, 72B are aligned along an axis A1 passing through the center of the piezoelectric ring 40. These two electrodes 72A, 72B form a first dipolar source of acoustic waves.
  • acoustic field radiating a minimum acoustic field, for example zero, along an axis A2 passing through the center of the piezoelectric ring 40 and different from the axis A1, the acoustic field being antisymmetric with respect to this axis A2 (same absolute value, but opposite signs, that is, phase opposition).
  • the first dipole acoustic wave source of FIG. 3 presents a first directivity diagram in the main plane of the dermis 16 or of the plate 20, around the center of the emission resonator disk 12 , with a minimum value, zero in the example described, along the axis A2 passing through the center of the emission resonator disk 12.
  • the axis A2 is perpendicular to the axis A1.
  • the axes A1 and A2 are oriented along main directions of the propagation medium 10.
  • the directivity diagram of the first acoustic wave dipole source 72A, 72B has a butterfly shape with a zero value in the direction of the axis A2.
  • Vl dir directivity
  • the two opposite lower electrodes 74A, 74B are aligned along the axis A2 and form a second dipolar source of acoustic waves (vibrating dipole) radiating a null acoustic field along the axis A1 and antisymmetric with respect to the axis A1 (same absolute value, but opposite signs, that is to say in opposition of phase).
  • the second dipolar acoustic wave source of FIG. 5 presents a second directivity diagram in the main plane of the dermis 16 or of the plate 20, around the center of the emission resonator disk 12. , with a minimum value, zero in the example described, along the axis A1.
  • the directivity diagram of the second acoustic wave dipole source 74A, 74B has a butterfly shape with a null value in the direction of the axis A1.
  • this second directivity diagram denoted V2 dir , is equal to V2,
  • the two acoustic wave sources mentioned above are designed to emit, that is to say radiate, acoustic waves of volume in the dermis 16 and in the plate 20 according to their respective directivity diagrams, the two directivity diagrams being concentric and different from each other.
  • the control signals E1 and E2 generate, by an inverse piezoelectric effect, acoustic waves of volume in the dermis 16 and in the plate 20: in particular, antisymmetrical Lamb waves characterized by their two displacement components, in the plane of the plate 20 and off plan (perpendicular to the plane of the plate 20), propagate in the plate 20.
  • the disturbance caused by contact with the epidermis 26 affects, in particular by damping on the contact surface, the out-of-plane displacement component.
  • the out-of-plane component of the acoustic field denoted S lt emitted by the first dipole acoustic wave source 72A, 72B, observed at a distance r from the center of the emission resonator disc 12 and for an angle a, is similar to the control signal ⁇ (t) with, in addition, on the one hand, a
  • 72A, 72B is also sinusoidal and described by its components in Cartesian coordinates in relation to axes A1 and A2:
  • the out-of-plane displacement components S 1 and S 2 of the acoustic fields both correspond to bending modes and are therefore sensitive to contact, for example that of a finger on the epidermis 26.
  • the program 56 is designed to weight the two control signals ⁇ (t) and e 2 (t) and to vary this weighting over time.
  • the weighting is performed as follows: ke ⁇ t) and (l - k) .e 2 (t) with k varying between zero and one.
  • the two dipolar sources of acoustic waves 72A, 72B and 74A, 74B are excited independently of each other, each of them generating a characteristic field of the geometry and orientation of the electrodes.
  • the emission resonator disk 12 thus generates acoustic waves of volume whose amplitude spatial distribution at any frequency / varies as a function of k in the plate 20.
  • a similar reasoning can be conducted for the pressure waves propagating in the Thus, by generalizing, it can be deduced that the emission resonator disk 12 generates acoustic waves of volume whose amplitude spatial distribution at any frequency / varies as a function of k in the propagation medium 10.
  • the off-plane component total S above can be expressed according to a module and a phase, ie, in complex notation:
  • This out-of-plane component has an amplitude distribution A (P, k) at the frequency f, which varies as a function of k. This means that for two different values of k, the associated amplitude distributions are different and not proportional to each other.
  • FIGS. 7 to 11. To illustrate this variation of the amplitude distribution, different forms of the directivity diagram, according to the preceding equations and if necessary obtained experimentally, of the emission resonator disk 12 according to different values of k are illustrated in FIGS. 7 to 11. .
  • the program 56 is designed to increase k from zero to one over forty steps and to decrease the frequency / from one step to the next, from 100 kHz to 20 kHz. It is interesting to decrease the frequencies rather than the opposite, because the high frequency acoustic waves propagate faster than the acoustic waves of lower frequencies. Thus, by decreasing the frequencies, it is avoided that the first acoustic waves emitted are caught by the following.
  • each step lasts for an integer number of periods of oscillation of the control signals E1 and E2.
  • the sequence of emissions for k ranging from zero to one lasts less than 10 ms.
  • the emission resonator disk 12 emits an acoustic wave at the frequency f i and with an amplitude distribution in the plate 20:
  • a (P, k t ) -y] ⁇ k.cos ⁇ a) .A 0. (1-k). sin (2a) .A 0 ) 2 + (k, sin (2a) A 0. (1-k). sin (a) .A 0 ) 2 .
  • each amplitude spectrum of each acoustic wave i is non-zero for the single frequency f
  • the amplitude spectrum of each acoustic wave therefore has, at this frequency f t , different in the example described of an acoustic wave emitted to the other, an amplitude varying in the medium according to a certain spatial distribution of amplitude A ⁇ P, k t ). Thanks to the variation of k i from one acoustic wave emitted to the other, the spatial distributions of amplitude A ⁇ P, k t ) of acoustic waves emitted successively are different from each other.
  • Figure 13 shows the propagation medium 10 in bottom view.
  • the emission resonator disk 12 is placed at a corner of the propagation medium 10 which in this example is rectangular in shape (the scale between the propagation medium 10 and the emission resonator disk 12 is not respected; last being greatly enlarged for better visibility).
  • the frame of Figure 13 it is arranged in the upper left corner. It is oriented so that the axis A1 is parallel to the upper edge and the axis A2 parallel to the left edge of the propagation medium 10.
  • the receiving resonator disk 14 is placed at another corner of the middle 10, here the upper corner law. It is oriented so that its main axis B has a 45 degree angle with the edges of the propagation medium 10.
  • a perturbation P located at a distance r from the center of the emission resonator disc 12 and at an angle ⁇ of the axis A1, affects all the successive radiation patterns resulting from the successive emissions previously described, in particular because of reflections generated on the waves emitted according to the angle a and returned to the receiving resonator disk 14 at an angle ⁇ with the axis B, but also because of damping or possible blockages and diffractions. These radiation patterns are disturbed in amplitude and phase. This results in a frequency signature specific to the localization of the perturbation P with submillimetric resolution for a contact area of the order of one square centimeter (i.e. the pulp of an index).
  • the frequency signature is not only specific to the location of the perturbation P but also to the pressure that it exerts locally. on the propagation medium 10 and deformable. It should also be noted that an overall damping of the reception signal R more or less important is indicative of a more or less important contact area between the disturbance P and the propagation medium 10. The contact surface of the perturbation P can be evaluated. Finally, the perturbation influences the radiation patterns as long as they persist so that it is possible to evaluate their duration.
  • the propagation medium 10 may further comprise a vibrating device M bonded to the plate 20 by means of an epoxy resin and then embedded in the dermis 16 for a vibrotactile feedback of the detection and localization system.
  • a vibrating device M is chosen from among the vibrating devices known to the state of the art, to generate a low frequency mechanical vibration in the dermis 16, for example using an eccentric mass, less than 500 Hz and preferably even less than 200 Hz. for example a flat electromagnetic micromotor with eccentric mass typically generating vibrations at 200 Hz for a DC excitation voltage of 3.6 V.
  • haptic feedback of the detection and localization system in certain preprogrammed circumstances according to a strategy for exploring the propagation medium (validation of a recognized command, restitution of a force feedback, etc.),
  • the second function can be fulfilled because the rotation of the eccentric mass in the main plane of the flat micromotor has a shearing effect with respect to the plate 20 while laterally compressing the dermis 16 which makes it possible to standardize its thickness and to release possible residual stresses in the plate 20.
  • a vibrotactile feedback will therefore preferably be activated during a disturbance start (for example 130 ms) or after the end of a disturbance (for example 200 ms).
  • several vibrating devices M may be arranged at the periphery of the propagation medium 10 and operate in a synchronized manner to increase the amplitude of the low frequency wave propagated in the dermis 16 by a constructive effect at a desired location on the surface.
  • the desired location may be just under the finger or just upstream of a path traced by the finger, so that the user has the impression of encountering an obstacle during a tactile surface exploration strategy in connection with an underlying graphic display delimiting for example the boundaries of a graphic object or a particular graphic relief.
  • the propagation medium 10 forming a tactile surface has a sensitive zone 80 outside of which the resonator disks 12, 14 and the vibrating device M are arranged.
  • a heating resistor 82 is integrated in the dermis 16 (or bonded to the back of the plate 20) inside the sensitive zone 80. It can take the form of a film or resistive wire coil heat diffusion Joule effect. It is slaved to one or more reference temperatures. For an application of the detection and localization system of disturbance to a humanoid robot skin, it can be controlled at a single constant temperature of 37 ° C. For a tactile interface application in the passenger compartment of a motor vehicle, it can be slaved to several temperatures such as 10 ° C, 37 ° C or 45 ° C depending on the ambient temperature.
  • the heating resistor is controlled at 10 ° C, if the ambient temperature exceeds 0 ° C, the heating resistor is controlled at 37 ° C and if the temperature ambient temperature exceeds 30 ° C, the heating resistor is controlled at 45 ° C. If the ambient temperature exceeds 45 ° C, it is for example the air conditioning of the vehicle that will lower the temperature of the sensitive area 80. In extreme cases, the heating resistor can be replaced by a Peltier module to allow cooling.
  • the crossing thresholds of 0 ° C and 30 ° C may be associated with a hysteresis of a few degrees Celsius.
  • the temperature control of the heating resistor 82 is conventional and easily obtained by pulse width modulation (PWM modulation) from a PMOS or NMOS transistor.
  • PWM modulation pulse width modulation
  • the dynamic of the servocontrol can be strong at the start (for example of the order of the minute to increase the temperature of ten degree Celsius), then low (of the order of the degree Celsius per minute) as soon as the setpoint temperature has been reached.
  • a first advantage of this constant temperature control of the sensitive zone 80 by means of the heating resistor 82 is to make the method for detecting and locating disturbances implemented by the system more reliable and to simplify the method of corresponding learning, including decreasing the size of the learning set. It will be seen moreover, with reference to FIG. 16, that another advantage of this servocontrol is to enable the system to perform an effusiveness measurement of an object causing a disturbance for a certain time and on a certain surface of the tactile interface.
  • the learning method uses reference contacts C (i, j) whose positions inside the sensitive zone 80 are known to the computing device 46. These reference contacts C (i, j) are for example distributed over a grid along the axes A1 and A2, where the indices (i, j) indicate their position in the grid.
  • the neighboring reference contacts are the eight contacts surrounding the reference contact considered on the grid.
  • the learning method comprises a first step 100 during which the touch-sensitive detection and localization system 10 is placed in a quiet environment while the propagation medium forming the tactile interface, especially its epidermis 26, is free from any disturbance.
  • the computer device 46 by executing its program 56, supplies the control signals E1 and E2 as represented in FIG. 12, to the transmission resonator disk 12. The latter then emits a succession of longitudinal acoustic waves of pressure 30 in the dermis 16 and bending 32 in the plate 20 for at most 10 ms.
  • the reception resonator disk 14 receives the acoustic waves 30, 32 after their propagation in the propagation medium 10 and supplies the computing device 46 with a reception signal that is empty. R corresponding to the acoustic waves received.
  • the empty reception signal R lasts for as long as the successive transmissions last. It is amplified and quantized on 12 signed bits.
  • Transform a calculated on 8192 samples (or at least 4096 or even 1024 samples) of the received signal. Filtering is performed to exploit at this stage only the spectral components between 20 kHz and 100 kHz.
  • a reference contact C (i, j) of predetermined surface and at a given pressure p is applied to the epidermis 26 of the touch surface, always in a quiet environment.
  • the computing device 46 by executing its program 56, supplies the control signals E1 and E2 as represented in FIG. 12, to the emission resonator disk 12. The latter then emits longitudinal acoustic waves of pressure 3 in the dermis 16 and bending 32 in the plate 20 during a step 1 12.
  • the reception resonator disk 14 receives the acoustic waves 30, 32 after their propagation in the propagation medium 10 and supplies the computing device 46 with a reception signal.
  • reference R i: w r ijp (t) for position (i, j) and for pressure p.
  • the reception signal reference R, j, p lasts as long as the successive emissions. It is amplified and quantized on 12 signed bits.
  • an FFT calculated on 8192 samples (or at least 4096 or 1024 samples) of the received signal. Filtering is performed to exploit at this stage only the spectral components between 20 kHz and 100 kHz.
  • the processor 50 of the computing device 46 calculates a distance, called the relative normalized distance of reference spectral amplitude DNR (i, j, p), between the amplitude spectral vacuum and the spectral amplitude of reference.
  • This relative normalized distance is very relevant for discriminating the reference contacts between them, not only because of their respective positions, but also for the different pressures that can be exerted on each of these reference contacts, thanks to the elasticity in thickness. of the dermis 16. It is recorded in the database 54 to be later exploited in a detection, localization and disturbance characterization.
  • the learning method then returns to step 108, for another pressure value on the reference contact during learning or for learning on another reference contact, until all the reference contacts and all desired pressures are scanned.
  • a method for detecting, locating and qualifying disturbances on the tactile surface, implemented by the program 60, will now be detailed with reference to FIG. 16. It comprises first of all steps 200 to 210 of initialization.
  • the touch surface detection and localization system 10 is placed, free of any disturbance, in its environment of use, the latter may include a residual noise vibrating the propagation medium forming the surface 10 and thus producing a spurious signal in the reception signal R provided by the receiving resonator disc 14.
  • the residual noise may also come from the processing electronics, including quantization noise, the system itself.
  • the computing device 46 by executing its program 56, supplies the control signals E1 and E2 as represented in FIG. 12, to the transmission resonator disk 12. The latter then emits a succession of longitudinal acoustic waves of pressure 30 in the dermis 16 and bending 32 in the plate 20 for at most 10 ms.
  • the reception signal with residual noise R B R lasts as long as the successive emissions. It is amplified and quantized on 12 signed bits.
  • the processor 50 of the computing device 46 calculates a residual starting noise BRD from the residual noise spectral amplitude R BR (f) and the empty spectral amplitude R ⁇ f) .
  • the residual starting noise BRD is the norm 1 of the percentage of variation of the spectral amplitudes with residual noise R BR (f) and empty R (f):
  • the processor 50 of the computing device 46 initializes, to the value of the residual noise of departure, a data item BR representing the residual noise in progress, namely the operation: BR ⁇ - BRD.
  • the initialization steps are followed in particular by a monitoring step 212 during which any disturbance is detected and localized, associated with a pressure value of the perturbation against the dermis 16.
  • this monitoring step 212 will now be detailed with reference to FIG. 17.
  • the monitoring step 212 then comprises a loop of steps, the current iteration of this loop of steps being the iteration n.
  • the computing device 46 by executing its program 56, supplies the control signals E1 and E2 as represented in FIG. 12, to the transmission resonator disk 12 The latter then emits a succession of longitudinal acoustic waves of pressure 30 in the dermis 16 and bending 32 in the plate 20 for at most 10 ms.
  • the amplification can be carried out using a variable gain amplifier (from 1 to 50) thus adapting to the distance between the emission resonator 12 and receiving discs 14 or the elasticity of the dermis 16 and allowing the received signal to remain in linear mode in a range of +/- 5 V.
  • a variable gain amplifier from 1 to 50
  • This step is followed by a filtering step 308 to exploit only the spectral components between 20 kHz and 100 kHz. Eliminating spectral components below 20 kHz eliminates all passive structure noise such as motor noise, vibrotactile feedback, and so on. Such a suppression of low frequencies could also be anticipated in step 304, but only in the event of a risk of saturation of the useful signal and of impossibility, because of this saturation, of locating a disturbance: the signal received could then undergo a last amplification, for example adjustable from 1 to 10 to reach the full scale of its linear range after analog / digital conversion.
  • a second filter is performed consisting of suppressing the spectral components having an amplitude of less than 1% of the spectral component of higher amplitude and / or clipping all the components.
  • spectral whose relative variation with respect to the absence of contact is greater than a given threshold value, for example 100%. This makes it possible to prevent the spectral components of low amplitude but of high relative variation, which are often unstable at temperature variations, from masking the information contained in the spectral components of high amplitude but of smaller relative variation.
  • the processor 50 of the computing device 46 calculates a distance, called the relative normalized distance of current spectral amplitude DNR n , between the spectral amplitude with residual noise R BR ⁇ f) and the current spectral amplitude R n ⁇ f).
  • the normalized relative distance of reference spectral amplitude DNR n is equal to the norm 1 of the percentage of variation of the spectral amplitudes with residual noise R BR ⁇ f) and current R ⁇ f):
  • the processor 50 of the computing device 46 calculates a current perturbation PC n from the relative normalized distance of the current spectral amplitude DNR n and the residual noise BR.
  • the current perturbation PC n is the percentage of variation between the normalized relative distance of current spectral amplitude DNR n
  • the processor 50 of the computing device 46 tests whether the current perturbation PC n has slightly derived with respect to the preceding iteration, which indicates a variation of the residual noise, but not a disturbance because it would cause a great variation of the current disturbance PC n .
  • Such a small drift is for example
  • step 316 the processor 50 of the computing device 46, by execution of the program 60, updates the spectral amplitude with residual noise.
  • R BR ⁇ f) to the value of the current spectral amplitude R n ⁇ f), ie the operation: * B "(/) ⁇ - *" (/) ⁇
  • the processor 50 calculates the new residual noise BR of the spectral amplitude with residual noise R BR (f) updated,
  • step 320 the processor 50 increments n by one and the method returns to steps 302 and 304.
  • the processor 50 of the computing device 46 determines whether the current perturbation PC n is high, for example greater than a predetermined threshold, which would indicate the occurrence of a disturbance. For example, a perturbation P is detected if: PC n ⁇ 100%.
  • the processor 50 of the computing device 46 calculates the differences between the normalized relative distance of current spectral amplitude DNR n and all the normalized distances relative spectral amplitude of reference DNR (i, j, p). In the example described, these differences are expressed as percentages of the residual noise. Still in the example described, these deviations are placed in a cubic ENRD matrix n (i, j, p) where each element (i, j, p) of the cubic matrix corresponds to the deviation from the reference contact C (i, j) at the pressure p:
  • the processor 50 determines the reference contact
  • the processor 50 provides, as the position of the disturbance P detected, the position of the reference contact C (i n , j n ) closest and as the pressure exerted against the elastic dermis 16 the value p n .
  • the monitoring step 212 then goes to the end-of-loop step 340.
  • the position of the disturbance P detected is refined.
  • the processor 50 of the computing device 46 tests whether the detected disturbance P is close to the reference contact C (i n , j n ) of pressure p n or not. the closest, by means of a proximity condition.
  • this determination is made by calculating a contrast ratio RC n between the smallest element ES n and the other elements of the cubic matrix ENRD n (i, j, p).
  • the contrast ratio RC n is
  • the processor 50 determines whether or not the detected disturbance P is close to the nearest reference contact C (i n , j n ) of pressure p n from the contrast ratio RC n .
  • the disturbance P detected is close to the nearest reference contact C (i n , j n ) of pressure p n if the contrast ratio is greater than a predetermined value, for example if RC n > 150 .
  • the contrast ratio RC n necessarily greater than 100, can be expressed as a confidence index lC n which brings it back between 0 and 100 (0 for a minimum confidence and 100 for a maximum confidence):
  • RC n ⁇ 150 then corresponds to IC n ⁇ 33.33.
  • a step 330 if the detected disturbance P has been determined to be close to the nearest reference contact C (i n , j n ) of pressure p n (i
  • the processor 50 provides as the position of the disturbance P detected the position of the reference contact C (i n , j n ) closest and as a pressure exerted against the elastic dermis 16 the value p n .
  • the monitoring step then proceeds to step 340 of the end of the loop.
  • a step 332 if the detected disturbance P has not been determined as close to the nearest reference contact C (i n , j n ) of pressure p n (ie RC " ⁇ 150 at step 328), then the processor 50 of the computing device 46, by execution of the program 60, determines the position of the perturbation P from the positions of the reference contact C (i n , j n ) closest and its reference contacts neighbors, according to the neighborhood function V (c (i n , j n )) defined above with reference to FIG. 14.
  • the processor 50 calculates an equivalent mass M n (i, j) for each element of the matrix ENRD n (i, j, p n ) extracted from the cubic matrix ENRD n (i , j, p), the equivalent mass M n (i, j) being all the higher as this element, which corresponds to a deviation from the normalized relative distance of current spectral amplitude DNR n , is small ( inverse function or equivalent).
  • the equivalent mass M n (i, j) for each element of the matrix ENRD n (i, j, p n ) extracted from the cubic matrix ENRD n (i , j, p), the equivalent mass M n (i, j) being all the higher as this element, which corresponds to a deviation from the normalized relative distance of current spectral amplitude DNR n , is small ( inverse function or equivalent).
  • the equivalent mass M n (i, j) for each element of the matrix ENRD n (i, j
  • the processor 50 calculates the barycentre of the reference contacts C (i, j), weighted by their corresponding equivalent weight, located in the vicinity V (c (i n , j n )) around the contact nearest reference
  • the processor 50 provides, as the position of the detected disturbance P, the center of gravity thus calculated. It provides the value of pressure exerted the value p n found in step 326.
  • the monitoring step 212 then goes to step 340 end of the loop.
  • control signals E1 and E2 are for example transmitted with a period of between a few Hz and 50 Hz and that the FFT calculations are for example carried out continuously on an acquisition window of 8192 samples at a sampling rate of 0.7 MS / s (or about 85 Hz) with quantization of the signal on 12 bits.
  • the pitch of the grid of the reference contacts is preferably less than or equal to the characteristic dimension of the finger .
  • the contact area of an index is about 1.3 cm 2 and the characteristic dimension of the touch is about 12 mm.
  • the pitch of the grid is preferably less than 1 cm, for example equal to 6 mm.
  • the learning reference contacts have a characteristic dimension similar to that of a finger.
  • these reference contacts overlap each other. This makes it possible to have a reduced number of reference contacts while offering a high resolution, less than one millimeter, thanks to the calculation of the center of gravity.
  • the neighborhood area can be extended to a second or third reference contact ring.
  • the number of crowns is for example equal to the characteristic radius divided by the grid pitch.
  • a grid pitch of 3 mm two crowns of reference contacts will for example be taken.
  • the position refined through the calculation of the center of gravity can then be recaled to a grid of higher resolution. The position and the displacement of the finger are thus measured rather finely on this grid of higher resolution.
  • the grid of reference contacts may have a pitch of 6 mm, while the high resolution grid may be that of a graphical display screen typically having a pitch of 0.3 mm.
  • the grid of the reference contacts is reduced, compared to the high-resolution grid at 97 x 55 or 5335 points, a reduction of almost a factor of 400 while maintaining a fine adjustment of the touch on the high resolution grid.
  • the method for refining the location of a detected disturbance can be further improved.
  • the method of Figure 17 has the disadvantage that the barycenter as calculated tends to be close to the nearest reference contact, even when the detected disturbance is very "eccentric" of the nearest reference contact , that is, almost midway with an adjacent reference contact.
  • the method of FIG. 17 can be improved to overweight the reference contacts adjacent to the nearest reference contact. This makes it possible to off-center the location of the detected disturbance with respect to the nearest reference contact, and thus to correctly locate the disturbances occurring halfway between two reference contacts. To amplify the effect, it is also possible to define the equivalent masses from the square, the cube or a higher power of the ENRD deviations n (i, j, p n ).
  • Another way to improve the localization to the mid-distance of two adjacent reference contacts is to determine the position of the disturbance detected from a sigmoid or tangent hyperbolic type nonlinear function of the center of gravity relative to the position of the nearest reference contact.
  • a function makes it possible to amplify the small distances of the barycentre with respect to the nearest reference contact, while limiting the position of the disturbance detected at mid-distance.
  • the monitoring step 212 detailed above provides at each instant n (ie every 20 ms for a frequency of emission of waves E1 and E2 of 50 Hz) detection or absence of disturbance detection. This detection is possibly accompanied by location values (/ ' ", j n ) of the disturbance on the touch surface 10 and pressure p n exerted by this disturbance against the dermis 16.
  • the monitoring step 212 has been detailed for the detection and localization of a single disturbance, that is to say, a single locatable contact. But it can be easily adapted to detect and locate a multiple disturbance, that is to say, at least two localizable contacts, each of these contacts exerting a pressure of its own.
  • the disturbance is a single or multiple touch with a finger, its influence on the successive radiation patterns of the waves E1 and E2 is low and additive, so that it is possible to enrich the training set by linear combinations of simple disturbances learned.
  • a damping estimation step 214 of the transmitted acoustic waves E1 and E2 in the propagation medium 10 is executed.
  • This damping is estimated for example by comparing the FFT calculated and filtered between 20 kHz and 100 kHz during the initialization steps and the monitoring step, more precisely by comparison, using a ratio, of the standard of the current spectral amplitude R n (f) calculated and filtered in steps 306 and 308 with the spectral amplitude standard with residual noise R BR (f) calculated and filtered at step 206 or updated at the same time.
  • a n is proportional to the contact area between the detected disturbance and the epidermis 26. It thus makes it possible to distinguish a simple touch of the finger from an extended surface contact.
  • a step 216 for processing low acoustic frequencies is executed.
  • This step can also be executed at each iteration n, after the calculation 306 of the current spectral amplitude R n (f) but before its filtering 308.
  • R n ⁇ f current spectrum
  • only the amplitude components current spectrum R n ⁇ f) below 20 kHz are preserved and processed, in particular those relating to the audible spectrum between 100 Hz and 15 kHz.
  • the richness of the audible frequencies makes it possible to distinguish a disruption by scratching or caress, specific to the chosen texture of the epidermis 26, of a simple vibration of the dermis 1 6 subjected to external vibrations.
  • the frequency barycentre Fg applied between a frequency fmin and a frequency fmax of the current spectral amplitude R n ⁇ f) is given by the following formula: / max
  • a step 218 for processing high acoustic frequencies is performed.
  • This step can also be performed at each iteration n, after the calculation 306 of the current spectral amplitude R n (f) but before its filtering 308. Indeed, during this step 218, only the amplitude components spectral current R n ⁇ f) greater than 100 kHz are conserved and processed.
  • the appearance of frequencies above 100 kHz (for example 160 kHz) beyond a certain threshold can indeed be indicative of an impact or electrical problems.
  • a selective filter can be used for this purpose, for example a 160 kHz selective filter with a programmable gain of 1 to 16.
  • the programmable gain makes it possible to adjust the sensitivity of the touch surface to impacts or electrical problems. For example, if the touch surface is that of a humanoid robot, it can be made more or less sensitive depending on the context: robot at rest (maximum sensitivity), moving (reduced sensitivity), etc.
  • Such detection of frequencies greater than 100 kHz may possibly trigger a step 220 of asynchronous acquisition of acoustic signals, this asynchronous acquisition step temporarily halting any transmission of control signals E1 and E2.
  • Asynchronous acquisition is then characterized according to its frequency content, especially below 20 kHz.
  • transient vibratory energy remains by reverberation in the dermis 16.
  • the spectral characterization of a disturbance such as an impact or electrical problems is therefore achieved outside the spectrum 20 kHz-100kHz.
  • Another method could consist in not stopping the transmissions of the control signals E1 and E2 during the asynchronous acquisition 220, but simply in subtracting from the detected signal the empty reception signal shifted in time from the difference that there is between the instant of asynchronous acquisition and the usual moment of the synchronous acquisition.
  • the standard of the detected signal and its spectral distribution below 20 kHz qualify respectively the intensity and nature of an impact.
  • the absence of an audible signal below 20 kHz is then characteristic of electrical problems.
  • a heat transfer measurement step 222 is executed. This step can also be executed at each iteration n, after the calculation 306 and the filtering 308 of the current spectral amplitude R n (f) by exploiting for example the latter to detect a possible frequency shift over time.
  • a first method consists in calculating the frequency barycentre of the current spectral amplitude R n (f) in the range between 20 kHz and 100 kHz.
  • a shift of the frequency barycentre towards the low frequencies indicates a warming of the dermis 1 6 and of the plate 20, thus a contact with a hot object, whereas a shift towards the high frequencies translates the opposite.
  • Such an offset is preferably found before or after a disturbance, but not while it is exerted because during a tactile interaction disruption by damping and diffraction mask this thermal phenomenon.
  • a variant of this first method consists in calculating the position of a local extremum of the current spectral amplitude R n (f) corresponding to a particular resonance frequency of the propagation medium 10 of the detection and localization system. In this case, it can even be carried out a specific frequency sweep around this resonance frequency, for example between 39 kHz and 41 kHz if the resonance is at 40 kHz.
  • a high resolution FFT calculation in this specific range then allows precise detection of the position of the local extremum, possibly involving quadratic interpolation of the FFT around the extremum.
  • the frequency barycentre a shift from the local extremum to the low frequencies reflects a warming of the dermis 16 and the plate 20, thus a contact with a hotter object, while a shift to the high frequencies translated reverse.
  • the frequency offset of the local extremum can moreover be observed without going through an FFT calculation but by a simple peak amplitude measurement of the signal received by the resonator disk 14 in about ten predefined frequencies around the approximate position of the extremum then by quadratic interpolation. This calculation is simpler and faster than an FFT calculation. It can also be applied for the calculation of the frequency barycentre only on a dozen predefined frequencies.
  • a second method consists in calculating the Euclidean norm of the current spectral amplitude R n (f) in the range between 20 kHz and 100 kHz.
  • a variation in one direction, for example upward, of this standard reflects a change in temperature of the dermis 1 6 and of the plate 20, thus a contact with an object having a different temperature, for example a hotter temperature, while variation in the other direction expresses the opposite.
  • the direction of variation of the standard as a function of temperature is not known at the outset, it depends on the excitation signal as much as on the selected tactile material, its shape, its dimensions or the location of the transducers ( resonator discs 12 and 14).
  • Such a variation of norm must be observed empty, that is to say before or after a disturbance but not while it is exerted because during a tactile interaction the disturbances by damping and diffraction mask this thermal phenomenon.
  • a third method consists in measuring a particular zero crossing of the acoustic signal R received by the reception resonator disk 14, in particular a zero crossing of the highest excitation frequency in the range between 20 kHz and 100 kHz. that is around 100 kHz.
  • An offset of this zero crossing towards the origin of the transmission time of the control signals E1 and E2 reflects a cooling of the dermis 16 and the plate 20, thus a contact with a colder object, while an offset in the other meaning translates the opposite.
  • such an offset is preferably noted before or after a disturbance, but not during the disturbance, because during a tactile interaction the damping and diffraction disturbances mask this thermal phenomenon.
  • the zero crossing is detected by means of a fast comparator activated only at the moment of arrival on the resonator receiving disk 14 of the head of a wave packet.
  • the observation frequency may also correspond to a resonance frequency of the emission resonator disk 1 2 so that any temperature variation related to a heat transfer has an effect on the transit time (of the order of a few ns / ° C for a difference of a few centimeters) of the acoustic wave propagating from the emission resonator disk 1 2 to the reception resonator disk 14 through the dermis 1 6 and the plate 20.
  • a fourth method, non-acoustic consists in providing at least one temperature sensor, for example a thermistor, in the dermis 1 6.
  • this method strongly depends on the location of the sensor relative to the heat transfer zone. But it has the advantage of giving access to a thermal measurement in real time, that is to say before, during or after a disturbance. It combines well with at least one of the three previous methods.
  • the four methods mentioned above can make it possible to control the heating resistor 82 when this is provided in the detection and localization system according to the invention. Furthermore, by combining the possibilities of measuring the duration of a disturbance, using the successive results provided by the monitoring step 212, the contact surface of this disturbance, using the step 214, and the heat transfers caused by this disturbance, using step 222, it is possible to deduce a measure of the effusivity of the material which, in contact with the touch surface 10, caused this disturbance.
  • This and other disturbance characteristics will now be addressed during a characterization step 224 which, using predefined decision parameters and decision rules in the database 54, makes a decision about the type. of a detected disturbance, based on the results provided by steps 212 to 222.
  • a first set of rules makes it possible to characterize a single or multiple touch using a finger, for example. In particular, it makes it possible to distinguish it from a disturbance such as contact with a garment when the tactile interface is the skin of a humanoid robot.
  • This first set of rules is for example the following:
  • the disturbance P detected is a single or multiple touch (depending on the number of locations returned by the monitoring step 212).
  • the disturbance P is an artefact due for example to a fabric (clothing of a humanoid robot) in contact with the epidermis and inducing slight friction perceptible locally.
  • the system can then take this artifact into account to update the value of the current noise noise BR.
  • the disturbance P is a parasitic touch adhesive type, dirt or other .
  • the system can then take into account this parasitic touch to update the value of the residual noise in course BR.
  • the disturbance P is called pressure and can cause the generation of a suitable response, anthropomorphic ( audio return, movement of the robot carrying the tactile surface, etc.) or not (light signal, vibrotactile frequency feedback proportional to the pressure p exerted with the vibrating device M, etc.).
  • anthropomorphic audio return, movement of the robot carrying the tactile surface, etc.
  • light signal vibrotactile frequency feedback proportional to the pressure p exerted with the vibrating device M, etc.
  • a simple digital contact under a slight pressure not causing crushing of the dermis 16 generates a first level of current disturbance PC n whereas a pressure p responsible for a crushing of the dermis 16 is characterized by a second level of current disturbance PC n .
  • the disturbance is described as aggressive pressure and can justify the generation of a suitable response to protect the detection and localization system .
  • the characterization of a touch can be refined if, during learning, not only the pressure causing a normal deformation of the dermis 16, but also the effect of a tangential force on the surface of the epidermis 26, is specifically characterized by its acoustic signature.
  • the monitoring step is able in this case to return not only the location and the normal pressure exerted by the disturbance, but also shear parameters (direction and intensity) of this disturbance.
  • Shear is the result of tactile interaction with force and oblique deformation.
  • the deformation of the dermis 16 is then associated with a bead in the direction of stress, downstream of the contact zone and a depression upstream of the contact zone.
  • the characterization of a learning shear is adapted to small tactile surfaces such as a tactile surface equipping the end of a robot finger or a virtual touch button disposed on a larger tactile surface, but presenting locally (for example over 1 cm 2 ) a richer functionalization, for example to allow the orientation of a rear-view mirror or the displacement of a cursor on a graphic screen depending on the direction of the shear stress imposed by a finger, the speed of movement of the mirror or the slider may be proportional to the intensity of the total disturbance found.
  • step 224 also, a second set of rules makes it possible to detect and characterize a contact whose surface is extended.
  • This second set of rules is for example the following:
  • damping ⁇ n measured during step 214 is high during the duration D, in particular greater than 10%, characteristic of a large contact surface and proportional to the latter,
  • the disturbance P detected is a surface contact (a hand flat against the epidermis 26 for example).
  • the surface contact can be characterized more finely.
  • Thresholds of pain as a function of sensitivity to hot and cold can be defined, with possible triggering of an anthropomorphic reaction or not.
  • a second step by normalizing the thermal offset measured by the duration D of the perturbation and its surface (step 214), it is furthermore possible to classify the surface contact into several other categories, for example three:
  • a prior calibration may allow, depending on the effusivity of the tactile surface 10, to correlate the categories "high effusiveness", "average effusivity” and “low effusiveness” to reference materials, such as metal for the category "High effusivity” means polymethyl methacrylate or wood for the category “medium effusivity” and cork or polystyrene foams for the category "low effusivity”.
  • the disturbance is qualified as a pulse.
  • the damping A n measured during the step 214 is not only high during the duration D, in particular greater than 10%, but gradually increasing to exceed a second threshold of damping such as 30%, then the disturbance is called thrust.
  • the disturbance is called caress.
  • the specificity of the audible noise can be characterized using, for example, a frequency barycentre or the standard of a vector with several frequency components over a frequency range chosen between 100 Hz and 20 kHz.
  • the caress can be specified in light caress (slow motion, audible noise low), fast (fast motion, audible noise with higher frequency components, especially greater than 5 kHz), or very fast and qualified as scanning (very fast movement, audible noise with higher frequency components, especially greater than 5 kHz and frequency acoustics perceived beyond 100 kHz for at least 50 ms).
  • a third set of rules makes it possible to detect and characterize a scratch-type disturbance.
  • This third set of rules is for example the following:
  • step 216 if an audible noise is perceived below 20 kHz (step 216), and if this noise is specific to the chosen texture of the epidermis 26,
  • the estimate of the frequency barycentre between 100 Hz and 5 kHz also makes it possible to distinguish a scratching from a simple vibration of the environment in which the detection and localization system is located or to characterize the environment in which the scraping detected.
  • a fourth set of rules makes it possible to detect and characterize an impact / cracking perturbation.
  • This fourth set of rules is for example the following:
  • the disturbance P detected is an impact with a small hard object.
  • the impact can be characterized even more precisely by studying the value of the estimated frequency barycentre in a range chosen in the audible frequencies.
  • the impact is even more dry and associated with a small object that the frequency barycentre is shifted to high frequencies, while remaining in the audible frequencies.
  • the Disturbance Detection and Localization System may temporarily disable the reception and processing of frequencies outside the 20 kHz - 100 kHz transmit band.
  • the disturbance is a tape. It is more precisely a dry tap, compatible with a tactile localization if acoustic frequencies between 10 kHz and 20 kHz are generated above a certain threshold for at most 100 ms, or a fat tap, with difficulty localizable if acoustic frequencies between 500 Hz and 10 kHz are generated above a certain threshold for not more than 150 ms.
  • the detection of tapes can be associated with a counter of steps if such disturbances are repeated several times in a predetermined period of time, but remain separable from each other (unlike a scraping).
  • a fifth set of rules makes it possible to detect and characterize a vibration-type disturbance.
  • This fifth set of rules is for example a single rule: if a number of predetermined frequencies below 500 Hz exceed a certain threshold, then vibrations are detected.
  • a tactile or itchy confusion can be detected if a disturbance is detected, unrecognized by the preceding sets of rules, and that it persists beyond a predefined duration. This triggers for example a warning signal and possibly the activation of a vibrotactile return using the vibrating device M to try to standardize the thickness of the dermis 16. If the disturbance persists, assistance can be rendered necessary and the disturbance is then recognized as tactile aggression.
  • the method of disturbance characterization implemented in step 224 the use of a textured epidermis, the presence of at least one vibrating device for a vibrotactile return, the treatment steps 216 and 218/220 of the acoustic frequencies other than those emitted by the system, the method of measuring heat transfer, or even measurement of effusiveness (in the presence of a heating resistor), implemented in step 222, are independent of the invention in the sense that, although they provide him with an advantageous improvement, they could be implemented in a detection and localization system such as one of those described in the patents or patent applications published under the numbers FR 2 916 545, FR 2 948 471 and FR 2 948 787, not providing an elastic dermis thickness locally deformable by a disturbance.
  • the system for detecting and locating a disturbance P illustrated schematically in section in FIG. 18 differs from that of FIG. 1 in that the wave propagation medium 10 ' acoustic volume comprises mainly a support 20 ', for example a rigid plastic shell, having locally a recess in which is inserted an elastic dermis 16' having the same characteristics in terms of the material used as the dermis 16 (for example a resin or a silicone gel), but of very small dimensions.
  • the dimensions of the obvious that is to say those of the surface occupied by the dermis 16 'are of the order of a few centimeters at most, an area occupied by the dermis of a few square centimeters at most.
  • the dermis 16 'fulfills a mechanical button function which can, thanks to the detection method described above, be sensitive to the pressure of a touch and the shear forces exerted.
  • the epidermis 26 may be replaced by a hood 26' of smaller lateral dimensions than those of the obvious for its insertion into the latter and a partial immersion in the dermis 16 '.
  • the cover 26 ' is for example of plastic or metal. It presents a bottom whose border extends in cylinder towards the interior of the obviously.
  • the free end of the cylindrical rim is provided with a flange. The flange extends outwardly of the cylinder as shown in Figure 18, but could also extend into the cylinder.
  • the flange and a lower part of the cylindrical edge of the cap 26 ' are immersed in the dermis 16', while the bottom of the cap projects from the surface of the dermis 16 'and the support 20'.
  • the inside of the hood 26 ' is also filled by the dermis 16'. It is therefore the combination of the dermis 16 'and its hood 26' which forms a sensitive button to pressures and shears and whose functions can then be multiple, the cover 26 'constituting a floating shell on the dermis 16'.
  • the cover 26 ' may have a flat or curved bottom, which may itself be deformable under pressure, for example according to a race-stress law with a locally negative slope of the monostable type.
  • a pressure of a user on the hood 26 ' deforms the dermis 16' in thickness, which disrupts the propagation of the pressure waves 30 in the propagation medium 10 'and more precisely in the dermis 16'.
  • the actuated button is located and the type of operation (time, pressure, shear, etc.) is recognized.
  • zone functionalization comprise, for example, the end of a finger of a humanoid robot, the cap of its head, protective elements of its body, certain zones of toy hulls, etc.
  • a heating resistor 82 integrated in the dermis 16 or 16 ' is the most relevant, that is to say on a reduced surface and possibly for a limited time, when the functionalized zone is activated according to certain predefined circumstances. This limits the consumption generated by such resistance.
  • a disturbance detection and localization system such as that described above are numerous. They include tactile interfaces for the automotive industry (window lifts, mirrors orientation device, radio buttons, air conditioning, hood access, etc.), skin design artificial dermis and epidermis for humanoid robots sensitive to different types of contacts including through clothing, ergonomic keyboards with flexible keys, computer mice, toys, force sensors, perceptual emotion sensors heat exchange with a shell clasped in the palm of a robot hand, etc.
  • the different spatial distributions from one wave to another in the previously described acoustic wave emission method could be phase spatial distributions, instead of or in addition to spatial amplitude distributions.
  • the different types of control signals described above result in different phase spatial distributions from one wave to another.
  • control signals might not be monochromatic, but instead have an extended spectrum.
  • acoustic waves emitted in a solid or in the air, according to the embodiment
  • the transmission device would be designed so that the spectra of the acoustic waves have, each at at least a certain frequency, respective spatial distributions of amplitude or of phase different from each other. For example, spatial distributions change for all frequencies, from one acoustic wave to another.

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Abstract

This system of detecting and locating a disturbance (P) in a medium comprises a medium (10) for propagating bulk acoustic waves (30, 32), means (12) of emitting bulk acoustic waves in the medium, means (14) of receiving bulk acoustic waves after their propagation in the medium, intended to supply a reception signal (R) from the received acoustic waves, and means (50, 60) of detecting and locating the disturbance (P) in the medium from the reception signal (R). The medium (10) comprises a layer (16), referred to as the dermis, made of elastic material whose thickness can be deformed locally by the disturbance (P).

Description

SYSTEME ET PROCEDE DE DETECTION ET DE LOCALISATION  SYSTEM AND METHOD FOR DETECTION AND LOCATION
PERTURBATION D'UN MILIEU DISTURBANCE OF A MIDDLE
La présente invention concerne un système de détection et de localisation d'une perturbation d'un milieu. Elle concerne également un procédé mis en œuvre par ce système. The present invention relates to a system for detecting and locating a disturbance of a medium. It also relates to a method implemented by this system.
Il est connu de l'état de la technique différents systèmes de détection et de localisation d'une perturbation d'un milieu, comportant un milieu de propagation d'ondes acoustiques de volume, des moyens d'émission d'ondes acoustiques de volume dans le milieu, des moyens de réception des ondes acoustiques de volume après leur propagation dans le milieu, conçus pour fournir un signal de réception à partir des ondes acoustiques reçues, et des moyens de détection et de localisation de la perturbation dans le milieu à partir du signal de réception.  It is known from the prior art different systems for detecting and locating a disturbance of a medium, comprising a volume acoustic wave propagation medium, means for emitting acoustic waves of volume in a medium. the medium, means for receiving acoustic waves of volume after their propagation in the medium, designed to provide a reception signal from the acoustic waves received, and means for detecting and locating the disturbance in the medium from the reception signal.
Le brevet publié sous le numéro US 6,741 ,237 décrit un système utilisant la perturbation d'un temps de transit d'ondes acoustiques sismiques se propageant dans un objet, par exemple un écran tactile, entre un transducteur émetteur et au moins deux transducteurs récepteurs disposés autour de l'objet de façon à ce que cette perturbation engendre des fluctuations différentes des temps de transit depuis la zone de perturbation vers les deux transducteurs récepteurs. Ce système est uniquement basé sur des différences de temps de transit et nécessite de disposer les transducteurs en des endroits précis autour de l'objet pour maximiser les différentiels de temps de transit selon au moins deux directions distinctes, par exemple dans les coins pour une plaque rectangulaire d'écran tactile. En outre il permet de détecter une perturbation de type toucher ponctuel, mais pas de la caractériser davantage.  The patent published under the number US 6,741,237 describes a system using the disturbance of a transit time of seismic acoustic waves propagating in an object, for example a touch screen, between an emitting transducer and at least two receiving transducers arranged around the object so that this disturbance generates different fluctuations in the transit time from the disturbance zone to the two receiving transducers. This system is based solely on transit time differences and requires the transducers to be placed in precise locations around the object to maximize the transit time differentials in at least two distinct directions, for example in the corners for a plate Rectangular touch screen. In addition, it makes it possible to detect a perturbation of the one-touch type, but not to characterize it further.
Le brevet publié sous le numéro FR 2 916 545 décrit un système utilisant une reconnaissance de signature d'absorption relative d'une onde acoustique sismique sur un ensemble de figures de résonance de l'objet interface. L'amortissement et le déphasage relatifs pour chaque fréquence induits par un toucher constituent une des composantes d'un vecteur d'amortissement relatif construit sur un nombre prédéfini de figures de résonance. Grâce à ce système, il est possible de détecter et localiser précisément une interaction sur une surface tridimensionnelle quelconque à l'aide d'un nombre réduit de transducteurs, selon une cadence de mesures pouvant atteindre 50 localisations par seconde. Néanmoins, ce système présente l'inconvénient de se limiter à une fonction de détection d'un toucher simple et de localisation de ce toucher sans pouvoir le caractériser ou l'interpréter de façon plus précise. The patent published under the number FR 2 916 545 describes a system using a relative absorption signature recognition of a seismic acoustic wave on a set of resonant figures of the interface object. The relative damping and phase shift for each frequency induced by a touch is one of the components of a relative damping vector built on a predefined number of resonance figures. With this system, it is possible to precisely detect and locate an interaction on any three-dimensional surface using a reduced number of transducers, with a measurement rate of up to 50 locations per second. Nevertheless, this system has the disadvantage of being limited to a function of detecting a simple touch and of localization of this touch without being able to characterize it or interpret it more precisely.
Une amélioration de ce système est proposée dans la demande de brevet français publiée sous le numéro FR 2 948 471 dans laquelle ce ne sont plus des figures de résonance mais des figures transitoires de rayonnement, habituellement qualifiées de « figures impulsionnelles de diffraction », qui sont exploitées. Ainsi le procédé de localisation mis en œuvre n'est pas dépendant des fréquences propres de l'objet et est par ailleurs capable de détecter des touchers multiples. Mais là encore, le système de détection ne permet pas de caractériser ou interpréter plus précisément ce toucher simple ou multiple.  An improvement of this system is proposed in the French patent application published under the number FR 2 948 471 in which they are no longer resonant figures but transient radiation patterns, usually referred to as "diffraction impulse figures", which are exploited. Thus the location method implemented is not dependent on the eigenfrequencies of the object and is also capable of detecting multiple touches. But again, the detection system does not allow to characterize or interpret more precisely this single or multiple touch.
Il peut ainsi être souhaité de prévoir un système de détection et de localisation d'une perturbation d'un milieu qui permette de s'affranchir d'au moins une partie des problèmes et contraintes précités.  It may thus be desirable to provide a system for detecting and locating a disturbance of a medium that makes it possible to overcome at least some of the aforementioned problems and constraints.
L'invention a donc pour objet un système de détection et de localisation d'une perturbation d'un milieu, comportant :  The subject of the invention is therefore a system for detecting and locating a disturbance of a medium, comprising:
- un milieu de propagation d'ondes acoustiques de volume,  a medium of propagation of acoustic waves of volume,
- des moyens d'émission d'ondes acoustiques de volume dans le milieu, means for emitting acoustic waves of volume in the medium,
- des moyens de réception des ondes acoustiques de volume après leur propagation dans le milieu, conçus pour fournir un signal de réception à partir des ondes acoustiques reçues, et means for receiving acoustic waves of volume after their propagation in the medium, designed to provide a reception signal from the acoustic waves received, and
- des moyens de détection et de localisation de la perturbation dans le milieu à partir du signal de réception,  means for detecting and locating the disturbance in the medium from the reception signal,
dans lequel le milieu comporte une couche, dite derme, de matériau élastique d'épaisseur localement déformable par la perturbation. wherein the medium comprises a so-called dermis layer of elastic material of locally deformable thickness by the disturbance.
Grâce à la présente invention, la sensibilité du milieu à toute perturbation est accrue par l'élasticité de son derme en épaisseur. Notamment, non seulement l'analyse du signal de réception permet de détecter la perturbation et de la localiser, mais en outre, elle permet, du fait d'une déformation locale provoquée par la perturbation dans l'épaisseur du derme et d'une influence sensible de cette déformation locale sur le signal de réception, de la caractériser plus finement. On peut ainsi envisager par exemple de différencier un toucher d'une caresse ou d'un coup plus violent, en combinant localisation et détection de déformation en épaisseur.  Thanks to the present invention, the sensitivity of the medium to any disturbance is increased by the elasticity of its dermis in thickness. In particular, not only the analysis of the reception signal makes it possible to detect the disturbance and to locate it, but moreover, it makes it possible, because of a local deformation caused by the disturbance in the thickness of the dermis and of an influence. sensitive of this local deformation on the reception signal, to characterize it more finely. One can thus consider for example to differentiate a touch of a caress or a more violent shot, combining location and detection of deformation in thickness.
De façon optionnelle, le module de Young caractéristique de l'élasticité du derme est compris entre 0,1 et 10 Mpa. De façon optionnelle également, le derme est constitué d'un polymère, de gel ou de résine de silicone et présente une épaisseur au repos comprise entre 0,5 et 5 mm, de préférence 2 mm. Optionally, the Young's modulus characteristic of the elasticity of the dermis is between 0.1 and 10 MPa. Also optionally, the dermis consists of a polymer, gel or silicone resin and has a rest thickness of between 0.5 and 5 mm, preferably 2 mm.
De façon optionnelle également, les ondes acoustiques de volume émises dans le milieu comportent des ondes de pression se propageant dans le derme.  Optionally also, volume acoustic waves emitted into the medium comprise pressure waves propagating in the dermis.
De façon optionnelle également, le milieu comporte une couche supplémentaire, dite épiderme, tendue contre la surface externe du derme et de texture telle qu'un contact avec frottement sur cet épiderme engendre un spectre de vibrations acoustiques dans des fréquences audibles détectables par les moyens de réception d'ondes acoustiques de volumes.  Optionally also, the medium comprises an additional layer, called epidermis, stretched against the outer surface of the dermis and texture such that frictional contact on this epidermis generates a spectrum of acoustic vibrations in audible frequencies detectable by the means of reception of acoustic waves of volumes.
De façon optionnelle également, la couche de derme est disposée dans un évidemment d'un support rigide du système et protégée par un capot, par exemple en matière plastique ou métallique, de dimensions latérales inférieures à celles de l'évidemment pour son insertion dans ce dernier et son immersion partielle dans le derme.  Also optionally, the dermis layer is disposed in a recess of a rigid support of the system and protected by a cover, for example made of plastic or metal material, of lateral dimensions lower than those of the obvious for its insertion in this case. last and its partial immersion in the dermis.
De façon optionnelle également, un système de détection et de localisation d'une perturbation d'un milieu selon l'invention peut comporter un dispositif vibrant noyé dans le derme pour un retour vibrotactile commandé selon des vibrations mécaniques de fréquence inférieure à 500 Hz dans le derme, de préférence même inférieure à 200 Hz.  Also optionally, a system for detecting and locating a disturbance of a medium according to the invention may comprise a vibrating device embedded in the dermis for a vibrotactile feedback controlled according to mechanical vibrations with a frequency of less than 500 Hz in the dermis, preferably even less than 200 Hz.
De façon optionnelle également :  Optionally also:
- les moyens d'émission d'ondes acoustiques de volume comportent au moins un disque résonateur d'émission dans une gamme de fréquences d'émission prédéterminée, extérieure à la gamme des fréquences audibles de 50 Hz à 15 kHz, et  the volume acoustic wave emission means comprise at least one emission resonator disk in a predetermined transmission frequency range, outside the range of audible frequencies from 50 Hz to 15 kHz, and
- les moyens de réception d'ondes acoustiques de volume comportent au moins un disque résonateur de réception dans une gamme de fréquences incluant au moins la gamme de fréquences d'émission prédéterminée et la gamme des fréquences audibles.  - The volume acoustic wave receiving means comprise at least one receiving resonator disk in a frequency range including at least the predetermined transmission frequency range and the audible frequency range.
De façon optionnelle également, la gamme de fréquences d'émission prédéterminée est incluse dans la gamme 20kHz - 100 kHz.  Also optionally, the predetermined transmission frequency range is included in the range 20kHz - 100kHz.
De façon optionnelle également, un système de détection et de localisation d'une perturbation d'un milieu selon l'invention peut comporter des moyens d'estimation d'une durée de perturbation détectée et des moyens de mesure d'un transfert de chaleur depuis ou vers le milieu de propagation pendant cette durée de perturbation. Optionally also, a system for detecting and locating a disturbance of a medium according to the invention may include means for estimating a detected disturbance duration and means for measuring a heat transfer from or to the propagation medium during this disturbance period.
De façon optionnelle également, un système de détection et de localisation d'une perturbation d'un milieu selon l'invention peut comporter en outre des moyens d'asservissement de la température d'au moins une partie du milieu de propagation à au moins une température d'asservissement prédéterminée et des moyens d'estimation de l'effusivité d'un objet perturbateur à partir de cette température d'asservissement et de la mesure de transfert de chaleur.  Optionally also, a system for detecting and locating a disturbance of a medium according to the invention may further comprise means for controlling the temperature of at least a portion of the propagation medium to at least one predetermined servocontrol temperature and means for estimating the effusivity of a disturbing object from this servocontrol temperature and the measurement of heat transfer.
De façon optionnelle également, un système de détection et de localisation d'une perturbation d'un milieu selon l'invention peut comporter des moyens de mesure d'un amortissement, dû à la présence d'une perturbation, des ondes acoustiques de volume se propageant dans le milieu et des moyens d'estimation de la surface de contact de cette perturbation à partir de la mesure d'amortissement.  Optionally also, a system for detecting and locating a disturbance of a medium according to the invention may comprise means for measuring a damping, due to the presence of a disturbance, of the acoustic waves of volume. propagating in the medium and means for estimating the contact surface of this disturbance from the damping measurement.
De façon optionnelle également :  Optionally also:
- les moyens d'émission sont des moyens d'émission d'ondes acoustiques successives dans le milieu,  the emission means are means for transmitting successive acoustic waves in the medium,
- les moyens de réception sont des moyens de réception des ondes acoustiques successives après leur propagation dans le milieu, et the reception means are means for receiving successive acoustic waves after their propagation in the medium, and
- les moyens d'émission sont conçus pour que, le spectre d'amplitude et/ou de phase de chaque onde acoustique présentant, à au moins une certaine fréquence, une amplitude, respectivement une phase, variant dans le milieu suivant une certaine répartition spatiale d'amplitude, respectivement de phase, ces répartitions spatiales d'amplitude, respectivement de phase, des ondes acoustiques successives soient différentes entre elles. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : the transmission means are designed so that the amplitude and / or phase spectrum of each acoustic wave having, at at least a certain frequency, an amplitude, respectively a phase, varying in the medium according to a certain spatial distribution of amplitude, respectively of phase, these spatial distributions of amplitude, respectively of phase, successive acoustic waves are different from each other. The invention will be better understood with the aid of the description which follows, given solely by way of example and with reference to the appended drawings in which:
- la figure 1 représente schématiquement et en coupe la structure générale d'un système de détection et de localisation selon un mode de réalisation de l'invention,  FIG. 1 represents schematically and in section the general structure of a detection and localization system according to one embodiment of the invention,
- la figure 2 illustre plus précisément des moyens d'émission et de réception acoustique du système de la figure 1 ,  FIG. 2 more precisely illustrates transmission and acoustic reception means of the system of FIG. 1,
- la figure 3 est une vue de dessous des moyens d'émission de la figure 2, sur laquelle une première source d'ondes acoustiques est indiquée, - la figure 4 est un diagramme de directivité de la première source d'ondes acoustiques de la figure 3, FIG. 3 is a view from below of the transmission means of FIG. 2, on which a first source of acoustic waves is indicated, FIG. 4 is a directivity diagram of the first acoustic wave source of FIG. 3,
- la figure 5 est une vue de dessous des moyens d'émission de la figure 2, sur laquelle une seconde source d'ondes acoustiques est indiquée, - la figure 6 est un diagramme de directivité de la seconde source d'ondes acoustiques de la figure 5,  FIG. 5 is a view from below of the transmission means of FIG. 2, on which a second source of acoustic waves is indicated; FIG. 6 is a directivity diagram of the second acoustic wave source of FIG. figure 5,
- les figures 7 à 1 1 sont des diagrammes de directivité théoriques et expérimentaux des moyens d'émission de la figure 2 suivant différentes contributions relatives des deux sources d'ondes acoustiques des figures 3 et 5,  FIGS. 7 to 11 are theoretical and experimental directivity diagrams of the emission means of FIG. 2 according to different relative contributions of the two sources of acoustic waves of FIGS. 3 and 5,
- la figure 12 est un graphe illustrant deux signaux de commande fournis par un dispositif informatique respectivement aux deux sources d'ondes acoustiques des moyens d'émission de la figure 2,  FIG. 12 is a graph illustrating two control signals provided by a computing device respectively to the two acoustic wave sources of the transmission means of FIG. 2;
- les figures 13 et 14 représentent schématiquement et partiellement le système de la figure 1 en vue de dessous,  FIGS. 13 and 14 show schematically and partially the system of FIG. 1 in view from below,
- la figure 15 illustre les étapes successives d'un procédé d'apprentissage mis en œuvre par le système de la figure 1 ,  FIG. 15 illustrates the successive steps of a learning method implemented by the system of FIG. 1,
- la figure 16 illustre les étapes successives d'un procédé de détection, localisation et caractérisation de perturbations mis en œuvre par le système de la figure 1 ,  FIG. 16 illustrates the successive steps of a method for detecting, locating and characterizing disturbances implemented by the system of FIG. 1,
- la figure 17 détaille une étape de surveillance du procédé de la figure 15, et FIG. 17 details a step of monitoring the process of FIG. 15, and
- la figure 18 représente schématiquement, partiellement et en coupe la structure d'un système de détection et de localisation selon un autre mode de réalisation de l'invention. - Figure 18 shows schematically, partially and in section the structure of a detection system and location according to another embodiment of the invention.
Le système de détection et de localisation d'une perturbation P illustré schématiquement en coupe sur la figure 1 comporte un milieu 10 de propagation d'ondes acoustiques de volume formant une interface homme-machine tactile, plus précisément une surface tactile. Il comporte en outre des moyens 12 d'émission d'ondes acoustiques de volume dans le milieu 10, conçus pour émettre ces ondes acoustiques de volume sur réception d'au moins un signal de commande (E1 sur la figure 1 ) et des moyens 14 de réception des ondes acoustiques de volume après leur propagation dans le milieu 10, conçus pour fournir un signal de réception R à partir des ondes acoustiques reçues. Enfin, il comporte des moyens de détection et de localisation de la perturbation P dans le milieu 10 à partir du signal de réception R. Le milieu 10 de propagation des ondes acoustiques de volume est illustré sur la figure 1 comme étant plan, par exemple de forme générale rectangulaire, et d'épaisseur très fine par rapport à ses dimensions latérales. Mais il pourrait être de façon plus générale d'une forme quelconque dans l'espace tridimensionnel. En pratique, il peut s'agir d'une interface interactive de type écran (dans ce cas, il est plutôt plan) mais aussi d'une coque de robot humanoïde ou de jouet par exemple (dans ce cas, le milieu 10 est de forme tridimensionnelle reproduisant, en ce qui concerne le robot, la forme d'une partie de corps interagissant avec l'extérieur : tête, main, ... du robot). The system for detecting and locating a disturbance P illustrated schematically in section in FIG. 1 comprises a volume acoustic wave propagation medium 10 forming a tactile human-machine interface, more precisely a tactile surface. It further comprises means 12 for transmitting acoustic waves of volume in the medium 10, designed to emit these acoustic waves of volume on reception of at least one control signal (E1 in FIG. 1) and means 14 receiving acoustic waves volume after their propagation in the medium 10, designed to provide a reception signal R from acoustic waves received. Finally, it comprises means for detecting and locating the disturbance P in the medium 10 from the reception signal R. The volume acoustic wave propagation medium 10 is illustrated in FIG. 1 as being plane, for example of generally rectangular shape, and very thin in thickness with respect to its lateral dimensions. But it could be more generally of some form in three-dimensional space. In practice, it may be an interactive interface type screen (in this case, it is rather plan) but also a humanoid robot shell or toy for example (in this case, the medium 10 is to three-dimensional shape reproducing, as regards the robot, the shape of a body part interacting with the outside: head, hand, ... of the robot).
II comporte principalement une couche 16, dite derme, de matériau élastique d'épaisseur localement déformable par une perturbation de sa surface externe 18, notamment la perturbation P. L'épaisseur au repos du derme 16, c'est-à-dire lorsqu'il n'est soumis à aucune perturbation, est par exemple comprise entre 0,5 et 5 mm, de préférence comprise entre 1 et 3 mm, de préférence même égale à 2 mm +/- 10%. Il est choisi dans un matériau élastique dont le module de Young est de préférence compris entre 0,05 et 10 MPa, tel que notamment un polymère, un gel de silicone, une résine de silicone ou un liquide visqueux. Ainsi par exemple, pour une épaisseur de 2 mm et un module de Young de 0,1 MPa, le derme 16 peut voir son épaisseur diminuer localement de 10 à 40% lorsqu'une pression de 1 N/cm2 lui est appliquée. Enfin, selon l'application visée, le matériau du derme peut être indifféremment choisi opaque ou transparent. It mainly comprises a layer 16, called the dermis, of elastic material of locally deformable thickness by a disturbance of its outer surface 18, in particular the perturbation P. The resting thickness of the dermis 16, that is to say when it is not subjected to any disturbance, for example between 0.5 and 5 mm, preferably between 1 and 3 mm, preferably even 2 mm +/- 10%. It is chosen from an elastic material whose Young's modulus is preferably between 0.05 and 10 MPa, such as in particular a polymer, a silicone gel, a silicone resin or a viscous liquid. For example, for a thickness of 2 mm and a Young's modulus of 0.1 MPa, the dermis 16 can see its thickness decrease locally by 10 to 40% when a pressure of 1 N / cm 2 is applied thereto. Finally, depending on the intended application, the material of the dermis may be chosen indifferently opaque or transparent.
Un matériau pouvant convenir pour former le derme 16 est par exemple un gel de silicone présentant les propriétés suivantes :  A material that may be suitable for forming the dermis 16 is, for example, a silicone gel having the following properties:
- dureté Rockwell d'échelle G : 120,  Rockwell scale hardness G: 120,
- faible viscosité : 450 mPa.s à 23 ° C,  low viscosity: 450 mPa.s at 23 ° C.,
- stable et souple de -500 C à +2000 C, stable and flexible from -50 ° C. to +200 ° C.,
- gel auto amalgamant,  - self-amalgamating gel,
- densité : 0,97,  density: 0.97,
- coefficient de dilatation thermique : 9,6 10"4/°C, - coefficient of thermal expansion: 9.6 10 -4 / ° C,
- résistivité : 3 10 5 Ohm.cm, resistivity: 3 10 5 Ohm.cm,
- polymérisation : 4 heures à 65 °C, 1 heure à 100 °Ç 15 minutes à 150 °C. Le derme 16 peut être tendu dans un cadre rigide constituant ainsi une interface plane tendue, mais il est de préférence, comme illustré sur la figure 1 , intimement couplé, par exemple à la suite d'une opération de coulage ou de trempage dans un bain de résine polymère, à une plaque 20 ou plus généralement une structure porteuse pouvant être une coque tridimensionnelle mince et rigide, en verre, plastique ou métallique, elle-même fixée à un châssis ou un support en un nombre limité de points fixes, telle les coques plastiques de protection de robots humanoïdes ou les tablettes et écrans tactiles. Le couplage avec la plaque 20 s'étend sur toute la surface interne 22, opposée à la surface externe 18, du derme 16. polymerization: 4 hours at 65 ° C., 1 hour at 100 ° C. for 15 minutes at 150 ° C. The dermis 16 may be stretched in a rigid frame thus forming a tense flat interface, but it is preferably, as illustrated in FIG. 1, intimately coupled, for example following a casting or dipping operation in a bath of polymer resin, to a plate 20 or more generally a support structure that can be a thin and rigid three-dimensional shell, made of glass, plastic or metal, itself fixed to a frame or a support in a limited number of fixed points, such as the plastic protective shells of humanoid robots or tablets and touch screens. The coupling with the plate 20 extends over the entire inner surface 22, opposite the outer surface 18, of the dermis 16.
De manière à délimiter la surface occupée par le derme 16 de la figure 1 , un cadre intérieur 24 de même épaisseur que le derme 16 est fixé sur la périphérie de la plaque 20 et entoure ce dernier. Le cadre intérieur 24 remplit en outre une fonction de réflecteur d'ondes acoustiques se propageant dans le derme 16.  In order to delimit the area occupied by the dermis 16 of Figure 1, an inner frame 24 of the same thickness as the dermis 16 is fixed on the periphery of the plate 20 and surrounds the latter. The inner frame 24 further performs a function of acoustic wave reflector propagating in the dermis 16.
En option, une couche supplémentaire 26, dite épiderme, nettement plus fine que le derme 16 est tendue contre sa surface externe 18. Cet épiderme 26 est par exemple constitué d'une toile souple ou d'un film plastique texturé, tel que du PVC ou du vinyle, d'une épaisseur comprise entre 0,05 et 0,5 mm, de préférence comprise entre 0,1 et 0,3 mm, de préférence même égale à 0,2 mm +/- 10%. Il est tendu contre le derme 16 et écrasé entre le cadre intérieur 24 et un cadre extérieur 28 s'emboîtant dessus. Une première fonction remplie par cet épiderme 26 est de protéger le derme 16 contre les agressions de surface. Une deuxième fonction est de réduire les forces de frottement facilitant tout glissement, relatif à une exploration ou à une caresse par exemple, à la surface du milieu de propagation 10. Enfin, une troisième fonction est d'engendrer en cas de contact avec frottement, grâce à sa texture et ses caractéristiques tribologiques, un spectre de vibrations acoustiques dans des fréquences audibles, notamment inférieures à 5 kHz. Ce spectre audible est par ailleurs discriminant parce qu'il permet de distinguer par exemple une caresse d'un grattage et stabilise le glissement lors d'une caresse ce qui stabilise également le niveau d'amortissement acoustique des ondes sous-jacentes mises en œuvre par un contact avec toute la surface d'une main.  As an option, an additional layer 26, called the epidermis, which is much thinner than the dermis 16 is stretched against its outer surface 18. This epidermis 26 is for example made of a flexible fabric or a textured plastic film, such as PVC or vinyl, a thickness of between 0.05 and 0.5 mm, preferably between 0.1 and 0.3 mm, preferably even 0.2 mm +/- 10%. It is stretched against the dermis 16 and crushed between the inner frame 24 and an outer frame 28 fitting on it. A first function fulfilled by this epidermis 26 is to protect the dermis 16 against surface aggressions. A second function is to reduce the friction forces facilitating sliding, relative to an exploration or caress for example, on the surface of the propagation medium 10. Finally, a third function is to generate in case of contact with friction, thanks to its texture and its tribological characteristics, a spectrum of acoustic vibrations in audible frequencies, notably below 5 kHz. This audible spectrum is also discriminating because it makes it possible, for example, to distinguish a caress from scratching and stabilizes the sliding during a caress, which also stabilizes the level of acoustic damping of the underlying waves implemented by contact with the whole surface of a hand.
Le milieu de propagation 10 ainsi constitué de la plaque 20, du derme 16 et de l'épiderme 26 peut être obtenu par injection plastique ce qui le rend simple à fabriquer.  The propagation medium 10 thus formed of the plate 20, the dermis 16 and the epidermis 26 can be obtained by plastic injection which makes it simple to manufacture.
Les moyens d'émission 12 sont conçus pour l'émission d'ondes acoustiques de volume 30, 32, parmi lesquelles certaines sont des ondes longitudinales ou de pression 30 se propageant dans toute l'épaisseur du derme 16 et d'autres sont des ondes de flexion 32 se propageant dans toute l'épaisseur de la plaque 20 (ou plus généralement du support du derme 16). La propagation d'ondes acoustiques dans l'épiderme 26 est négligeable compte tenu de la finesse relative de cette couche supplémentaire par rapport aux deux autres. En fait, outre ses trois principales fonctions précitées, l'épiderme 26 remplit une fonction d'isolant acoustique permettant de maintenir la propagation des ondes émises par les moyens d'émission 12 dans le milieu de propagation 10. The transmission means 12 are designed for the emission of acoustic waves of volume 30, 32, some of which are longitudinal waves or pressure waves 30 propagating throughout the thickness of the dermis 16 and others are waves flexion 32 propagating throughout the thickness of the plate 20 (or more generally the support of the dermis 16). The propagation of acoustic waves in the epidermis 26 is negligible given the relative fineness of this additional layer relative to the other two. In fact, in addition to its three main functions mentioned above, the epidermis 26 fulfills an acoustic isolator function making it possible to maintain the propagation of the waves emitted by the transmission means 12 in the propagation medium 10.
Plus précisément, les moyens d'émission 12 prennent la forme d'un disque résonateur par exemple fait de métal, présentant une périphérie 34 et une partie centrale 36 s'amincissant depuis la périphérie vers le centre du disque, jusqu'à une ouverture centrale. Le disque résonateur d'émission 12 comporte en outre un manchon central 38 creux s'étendant dans le derme 16 perpendiculairement au disque depuis la périphérie de l'ouverture centrale, au travers d'une ouverture ménagée dans la plaque 20. La périphérie 34 du disque résonateur d'émission 12 présente une face inférieure (dirigée vers l'opposé de la plaque 20) recouverte d'un anneau piézoélectrique 40 dont la structure sera détaillée en référence à la figure 2. Elle présente par ailleurs une face supérieure (dirigée vers la plaque 20) comportant une nervure périphérique 42 collée à la plaque 20 pour la transmission des ondes de flexion 32 dans cette dernière. Ainsi, les ondes acoustiques de volume engendrées par l'anneau piézoélectrique 40 sont transmises par le disque résonateur d'émission 12 au derme 16 grâce au manchon central 38 et à la plaque 20 grâce à la nervure périphérique 42.  More specifically, the transmission means 12 take the form of a resonator disc for example made of metal, having a periphery 34 and a central portion 36 tapering from the periphery to the center of the disc, to a central opening . The emission resonator disk 12 further comprises a hollow central sleeve 38 extending in the dermis 16 perpendicular to the disk from the periphery of the central opening, through an opening in the plate 20. The periphery 34 of the emission resonator disk 12 has a lower face (facing the opposite of the plate 20) covered with a piezoelectric ring 40 whose structure will be detailed with reference to Figure 2. It also has an upper face (directed towards the plate 20) having a peripheral rib 42 bonded to the plate 20 for the transmission of bending waves 32 in the latter. Thus, the volume acoustic waves generated by the piezoelectric ring 40 are transmitted by the emission resonator disk 12 to the dermis 16 by virtue of the central sleeve 38 and to the plate 20 thanks to the peripheral rib 42.
De préférence, le disque résonateur d'émission 12 est conçu de sorte que la proportion d'ondes émises dans le derme 16 soit largement supérieure à celles émises dans la plaque 20. Le couplage solide - solide entre le disque résonateur d'émission 12 et la plaque 20 étant plus efficace que la transmission solide - milieu élastique entre le disque résonateur d'émission 12 et le derme 16, le contact par la nervure périphérique 42 suffit. Bien évidemment, tout autre type de contact à faible couplage pourrait également convenir. Cette configuration comporte en tout cas l'avantage de permettre une fixation du disque résonateur d'émission 12 par collage contre la plaque 20.  Preferably, the emission resonator disk 12 is designed so that the proportion of waves emitted in the dermis 16 is much greater than those emitted in the plate 20. The solid-solid coupling between the emission resonator disk 12 and the plate 20 being more effective than the solid transmission - elastic medium between the emission resonator disk 12 and the dermis 16, the contact by the peripheral rib 42 is sufficient. Of course, any other type of low coupling contact could also be suitable. This configuration has in any case the advantage of allowing attachment of the emission resonator disc 12 by gluing against the plate 20.
Le disque résonateur d'émission a un diamètre de 10 à 20 mm et le manchon central 38 traverse la plaque 20 sans la toucher en débouchant dans le derme 16 pour s'élever de la plaque 20 d'une hauteur préférentiellement de l'ordre de la moitié de l'épaisseur du derme 16. Il est fermé du côté débouchant dans le derme 16.  The emission resonator disc has a diameter of 10 to 20 mm and the central sleeve 38 passes through the plate 20 without touching it, opening into the dermis 16 to rise from the plate 20 by a height preferably of the order of half of the thickness of the dermis 16. It is closed on the side opening into the dermis 16.
Les moyens de réception 14 sont conçus pour la réception des ondes acoustiques de volume 30, 32 s'étant propagées dans le milieu de propagation 10, parmi lesquelles les ondes longitudinales ou de pression 30 s'étant propagées dans le derme 16 et les ondes de flexion 32 s'étant propagées dans l'épaisseur de la plaque 20. The reception means 14 are designed for the reception of the volume acoustic waves 30, 32 propagated in the propagation medium 10, among which the longitudinal or pressure waves 30 propagated in the dermis 16 and the flexural waves 32 having propagated in the thickness of the plate 20.
Plus précisément, les moyens de réception 14 prennent la forme d'un disque résonateur similaire au disque résonateur d'émission 12, à l'exception de la face inférieure de sa périphérie qui est recouverte d'un anneau piézoélectrique 44 différent de l'anneau piézoélectrique 40. Un exemple non limitatif de structure pour cet anneau piézoélectrique 44 sera détaillé en référence à la figure 2, mais il convient de noter que pour une optimisation de la réception des ondes émises dans le milieu de propagation 10, le disque résonateur de réception 14 fournit de préférence un signal différentiel issu de deux demi anneaux de sorte que son spectre de réception est plus large que le spectre d'émission du disque résonateur 12. Ainsi, il est capable de détecter non seulement des perturbations, dites perturbations actives, détectables dans la bande de fréquences des ondes acoustiques émises par le disque résonateur d'émission 12, mais également des perturbations, dites perturbations passives (parce que ne nécessitant pas d'émission activée par le disque résonateur 12), détectables en dehors de cette bande de fréquences. En particulier, s'il est choisi une bande de fréquences d'émission ultrasonore comprise entre 20 kHz et 100 kHz, le disque résonateur de réception 14 est judicieusement conçu pour détecter en outre des ondes acoustiques audibles (de fréquences comprises entre 50 Hz et 15 kHz). Il peut ainsi être tiré profit de la texture de l'épiderme 26, susceptible d'engendrer des ondes acoustiques audibles spécifiques pour certains types de perturbations : caresse, grattage, etc.  More specifically, the receiving means 14 take the form of a resonator disc similar to the emission resonator disc 12, except for the lower face of its periphery which is covered with a piezoelectric ring 44 different from the ring. Piezoelectric 40. A non-limiting example of a structure for this piezoelectric ring 44 will be detailed with reference to FIG. 2, but it should be noted that for an optimization of the reception of the waves emitted in the propagation medium 10, the reception resonator disk 14 preferably provides a differential signal from two half-rings so that its reception spectrum is wider than the emission spectrum of the resonator disk 12. Thus, it is capable of detecting not only disturbances, known as active, detectable perturbations. in the frequency band of the acoustic waves emitted by the emission resonator disc 12, but also disturbances, said passive disturbances (because not requiring emission activated by the resonator disk 12), detectable outside this frequency band. In particular, if an ultrasound emission frequency band of between 20 kHz and 100 kHz is chosen, the reception resonator disk 14 is judiciously designed to further detect audible acoustic waves (frequencies between 50 Hz and 15 Hz). kHz). It can thus be taken advantage of the texture of the epidermis 26, capable of generating audible acoustic waves specific for certain types of disturbances: caress, scratching, etc.
La fixation du disque résonateur de réception 14 se fait également par collage de sa nervure périphérique contre la plaque 20 de sorte que les moyens d'émission et de réception sont en couplage direct via la plaque. Ce couplage est donc stable et indépendant de tout autre dispositif support.  The attachment of the resonator receiving disc 14 is also done by bonding its peripheral rib against the plate 20 so that the transmitting and receiving means are in direct coupling via the plate. This coupling is stable and independent of any other support device.
Les moyens de détection et de localisation sont mis en œuvre dans un dispositif informatique 46 connecté aux disques résonateurs d'émission 12 et de réception 14. Ce dispositif informatique 46 est conçu pour recevoir et traiter le signal de réception R. Il est également conçu pour fournir le ou les signaux de commande (E1 sur la figure 1 ) au disque résonateur d'émission 12. A cet effet, il est conçu pour mettre en œuvre des actions qui seront détaillées en référence aux figures 15 à 17.  The detection and localization means are implemented in a computing device 46 connected to the transmission resonator 12 and reception 14 disks. This computing device 46 is designed to receive and process the reception signal R. It is also designed to supplying the control signal or signals (E1 in FIG. 1) to the emission resonator disc 12. For this purpose, it is designed to implement actions which will be detailed with reference to FIGS. 15 to 17.
Le dispositif informatique 46 comprend par exemple un ordinateur classique comportant une interface d'entrée/sortie 48, un processeur 50 associé à une ou plusieurs mémoire(s) identifiée(s) par la référence générique 52. La mémoire 52 stocke une base 54 de données de référence dont certaines sont déterminées par apprentissage pour la détection, la localisation et la qualification de perturbations. The computing device 46 comprises for example a conventional computer having an input / output interface 48, a processor 50 associated with one or several memory (s) identified by the generic reference 52. The memory 52 stores a database 54 of reference data some of which are determined by learning for the detection, location and qualification of disturbances.
La mémoire 52 stocke en outre un ou plusieurs programmes d'ordinateurs 56, 58, 60 constitués de séquences d'instructions permettant, lorsqu'elles sont exécutées par le processeur 50, de réaliser les actions suivantes :  The memory 52 also stores one or more computer programs 56, 58, 60 consisting of instruction sequences that, when executed by the processor 50, perform the following actions:
- émettre des ondes acoustiques dans le milieu de propagation 10 (programme 56),  emitting acoustic waves in the propagation medium 10 (program 56),
- exécuter un apprentissage pour la détection, la localisation et la qualification de perturbations sur l'épiderme 26 (programme 58), - carry out an apprenticeship for the detection, localization and qualification of disturbances on the epidermis 26 (program 58),
- détecter, localiser et qualifier des perturbations de l'épiderme 26 par traitement du signal de réception R (programme 60). detecting, locating and qualifying disturbances of the epidermis 26 by processing the reception signal R (program 60).
On notera par ailleurs que les programmes d'ordinateurs 56, 58, 60 sont présentés comme distincts, mais cette distinction est purement fonctionnelle. Ils pourraient tout aussi bien être regroupés en un ou plusieurs logiciels. Leurs fonctions pourraient aussi être au moins en partie micro programmées ou micro câblées dans des circuits intégrés dédiés. Ainsi, en variante, le dispositif informatique 46 pourrait être remplacé par un dispositif électronique composé uniquement de circuits électroniques (sans programme d'ordinateur) pour la réalisation des mêmes actions. Par ailleurs, étant donné que le signal de réception R est analogique en sortie du disque résonateur de réception 14, il pourrait subir une partie de ses traitements avant numérisation, tels que par exemple filtrages et amplifications.  Note also that the computer programs 56, 58, 60 are presented as separate, but this distinction is purely functional. They could just as easily be grouped into one or more software. Their functions could also be at least partly micro programmed or micro wired in dedicated integrated circuits. Thus, in a variant, the computing device 46 could be replaced by an electronic device consisting solely of electronic circuits (without a computer program) for carrying out the same actions. Moreover, since the reception signal R is analog output of the receiving resonator disk 14, it could undergo some of its processing before scanning, such as for example filtering and amplification.
En référence à la figure 2, l'anneau piézoélectrique 40 du disque résonateur d'émission 12 présente une face supérieure recouverte d'une électrode supérieure 70 par laquelle il est collé sur la face inférieure de la périphérie 34 du disque résonateur d'émission 12. L'anneau piézoélectrique 40 présente en outre une face inférieure recouverte de quatre électrodes inférieures 72A, 72B et 74A, 74B recouvrant chacune un quart de cette face inférieure annulaire. Dans l'exemple décrit, l'anneau piézoélectrique 40 est polarisé uniformément sur toute sa surface.  With reference to FIG. 2, the piezoelectric ring 40 of the emission resonator disc 12 has an upper face covered with an upper electrode 70 by which it is bonded to the lower face of the periphery 34 of the emission resonator disc 12 The piezoelectric ring 40 further has a lower face covered with four lower electrodes 72A, 72B and 74A, 74B each covering a quarter of this annular underside. In the example described, the piezoelectric ring 40 is polarized uniformly over its entire surface.
L'anneau piézoélectrique 44 du disque résonateur de réception 14 présente de même une face supérieure recouverte d'une électrode supérieure 76 par laquelle il est collé sur la face inférieure de la périphérie du disque résonateur réception 14. L'anneau piézoélectrique 44 présente en outre une face inférieure recouverte de deux électrodes inférieures 78A, 78B recouvrant chacune une moitié de cette face inférieure annulaire. Dans l'exemple décrit, l'anneau piézoélectrique 44 est lui aussi polarisé uniformément sur toute sa surface. The piezoelectric ring 44 of the resonator receiving disc 14 likewise has an upper face covered with an upper electrode 76 by which it is bonded to the lower face of the periphery of the resonator receiving disc 14. The piezoelectric ring 44 also has a lower face covered with two lower electrodes 78A, 78B each covering one half of this face lower ring. In the example described, the piezoelectric ring 44 is also polarized uniformly over its entire surface.
Les électrodes supérieures 70 et 76 des deux anneaux piézoélectriques 40 et 44 sont connectées à une masse électrique du dispositif informatique 46. En outre, le dispositif informatique 46 est conçu pour fournir les signaux de commandes suivants au disque résonateur d'émission 12 :  The upper electrodes 70 and 76 of the two piezoelectric rings 40 and 44 are connected to an electrical ground of the computing device 46. In addition, the computing device 46 is adapted to provide the following control signals to the transmission resonator disk 12:
- un premier signal de commande E\ = eY (t) entre les deux électrodes inférieures opposées 72A, 72B, et a first control signal E \ = e Y (t) between the two opposite lower electrodes 72A, 72B, and
- un second signal de commande E2 = e2 (t) entre les deux électrodes inférieures opposées 74A, 74B. - a second control signal E2 = e 2 (t) between the two opposing lower electrodes 74A, 74B.
Enfin, il est conçu pour recevoir le signal de réception R = r(t) entre les deux électrodes inférieures opposées 78A, 78B à partir des ondes acoustiques reçues par le disque résonateur de réception 14.  Finally, it is designed to receive the reception signal R = r (t) between the two opposite lower electrodes 78A, 78B from the acoustic waves received by the reception resonator disk 14.
Dans l'exemple décrit, les deux électrodes inférieures opposées 72A et 72B sont plus précisément polarisées entre respectivement deux potentiels opposés l'un e (A e (A In the example described, the two opposite lower electrodes 72A and 72B are more precisely polarized respectively between two opposite potentials the one e (A e (A
de l'autre : et + ~^ - ^e même, les deux électrodes inférieures opposées from each other: and + ~ ^ - ^ em m e, the two opposite lower electrodes
74A et 74B sont plus précisément polarisées entre respectivement deux potentiels e (t) e (t) 74A and 74B are more precisely polarized respectively between two potentials e (t) e (t)
opposés l'un de l'autre : et Enfin, les deux électrodes inférieures opposite of each other: and finally, the two lower electrodes
2 2  2 2
opposées 78A et 78B arrivent aux entrées d'un amplificateur différentiel et sont plus précisément polarisées entre respectivement deux potentiels opposés l'un de l'autre : opposed 78A and 78B arrive at the inputs of a differential amplifier and are more precisely polarized respectively between two potentials opposite one another:
Un procédé d'émission d'ondes acoustiques dans le milieu de propagation 10, pour la détection et la localisation de perturbations, mis en œuvre par le programme 56 va maintenant être détaillé. Il convient au préalable de définir les notions de diagramme de rayonnement et de directivité qui seront utilisées par la suite.  A method for transmitting acoustic waves in the propagation medium 10, for the detection and localization of disturbances, implemented by the program 56 will now be detailed. It is first necessary to define the concepts of radiation pattern and directivity that will be used later.
Un diagramme de rayonnement d'une source d'ondes acoustiques correspond au module d'amplitude des ondes acoustiques en chaque point d'une sphère prédéterminée centrée sur la source, divisée par le module d'amplitude maximal le long de la sphère. Ainsi, ses valeurs sont comprises entre zéro et un.  A radiation pattern of an acoustic wave source corresponds to the amplitude modulus of the acoustic waves at each point of a predetermined sphere centered on the source, divided by the maximum amplitude modulus along the sphere. Thus, its values are between zero and one.
Un diagramme de directivité correspond à l'intersection du diagramme de rayonnement avec un plan. Il caractérise donc les variations de module d'amplitude sur un cercle du plan centré sur la source. En référence à la figure 3, les deux électrodes inférieures opposées 72A, 72B sont alignées le long d'un axe A1 passant par le centre de l'anneau piézoélectrique 40. Ces deux électrodes 72A, 72B forment une première source dipolaire d'ondes acoustiques (dipôle vibrant) rayonnant un champ acoustique minimal, par exemple nul, le long d'un axe A2 passant par le centre de l'anneau piézoélectrique 40 et différent de l'axe A1 , le champ acoustique étant antisymétrique par rapport à cet axe A2 (même valeur absolue, mais signes opposés, c'est-à-dire opposition de phase). A directivity diagram corresponds to the intersection of the radiation pattern with a plane. He thus characterizes the amplitude modulus variations on a circle of the plane centered on the source. With reference to FIG. 3, the two opposite lower electrodes 72A, 72B are aligned along an axis A1 passing through the center of the piezoelectric ring 40. These two electrodes 72A, 72B form a first dipolar source of acoustic waves. (vibrating dipole) radiating a minimum acoustic field, for example zero, along an axis A2 passing through the center of the piezoelectric ring 40 and different from the axis A1, the acoustic field being antisymmetric with respect to this axis A2 (same absolute value, but opposite signs, that is, phase opposition).
Ainsi, comme illustré sur la figure 4, la première source dipolaire d'ondes acoustiques de la figure 3 présente un premier diagramme de directivité dans le plan principal du derme 16 ou de la plaque 20, autour du centre du disque résonateur d'émission 12, avec une valeur minimale, nulle dans l'exemple décrit, le long de l'axe A2 passant par le centre du disque résonateur d'émission 12.  Thus, as illustrated in FIG. 4, the first dipole acoustic wave source of FIG. 3 presents a first directivity diagram in the main plane of the dermis 16 or of the plate 20, around the center of the emission resonator disk 12 , with a minimum value, zero in the example described, along the axis A2 passing through the center of the emission resonator disk 12.
Dans l'exemple décrit, l'axe A2 est perpendiculaire à l'axe A1 . De préférence, les axes A1 et A2 sont orientés selon des directions principales du milieu de propagation 10.  In the example described, the axis A2 is perpendicular to the axis A1. Preferably, the axes A1 and A2 are oriented along main directions of the propagation medium 10.
Dans l'exemple décrit, le diagramme de directivité de la première source dipolaire d'ondes acoustiques 72A, 72B présente une forme en papillon avec une valeur nulle dans la direction de l'axe A2. Par exemple, ce premier diagramme de  In the example described, the directivity diagram of the first acoustic wave dipole source 72A, 72B has a butterfly shape with a zero value in the direction of the axis A2. For example, this first diagram of
Λ7Λ , , . „ Λ7Λ Vcos2 α + sin2 2a Λ7Λ,, . " Λ7Λ Vcos 2 α + sin 2 2a
directivité, note Vldir , est égal a Vldir = , avec a I angle max vcos2 a+ sin2 2a directivity, note Vl dir , is equal to Vl dir =, with a max angle vcos 2 a + sin 2 2a
a  at
exprimé depuis l'axe A1 . expressed from axis A1.
En référence à la figure 5, de la même manière que les électrodes 72A, 72B, les deux électrodes inférieures opposées 74A, 74B sont alignées le long de l'axe A2 et forment une seconde source dipolaire d'ondes acoustiques (dipôle vibrant) rayonnant un champ acoustique nul le long de l'axe A1 et antisymétrique par rapport à l'axe A1 (même valeur absolue, mais signes opposées, c'est-à-dire en opposition de phase).  With reference to FIG. 5, in the same way as the electrodes 72A, 72B, the two opposite lower electrodes 74A, 74B are aligned along the axis A2 and form a second dipolar source of acoustic waves (vibrating dipole) radiating a null acoustic field along the axis A1 and antisymmetric with respect to the axis A1 (same absolute value, but opposite signs, that is to say in opposition of phase).
Ainsi, comme illustré sur la figure 6, la seconde source dipolaire d'ondes acoustiques de la figure 5 présente un second diagramme de directivité dans le plan principal du derme 16 ou de la plaque 20, autour du centre du disque résonateur d'émission 12, avec une valeur minimale, nulle dans l'exemple décrit, le long de l'axe A1 .  Thus, as illustrated in FIG. 6, the second dipolar acoustic wave source of FIG. 5 presents a second directivity diagram in the main plane of the dermis 16 or of the plate 20, around the center of the emission resonator disk 12. , with a minimum value, zero in the example described, along the axis A1.
Dans l'exemple décrit, le diagramme de directivité de la seconde source dipolaire d'ondes acoustiques 74A, 74B présente une forme en papillon avec une valeur nulle dans la direction de l'axe A1 . Par exemple, ce second diagramme de directivité, noté V2dir , est égal à V2, In the example described, the directivity diagram of the second acoustic wave dipole source 74A, 74B has a butterfly shape with a null value in the direction of the axis A1. For example, this second directivity diagram, denoted V2 dir , is equal to V2,
Ainsi, les deux sources d'ondes acoustiques précitées sont conçues pour émettre, c'est-à-dire rayonner, des ondes acoustiques de volume dans le derme 16 et dans la plaque 20 selon leurs diagrammes de directivité respectifs, les deux diagrammes de directivité étant concentriques et différents l'un de l'autre. Thus, the two acoustic wave sources mentioned above are designed to emit, that is to say radiate, acoustic waves of volume in the dermis 16 and in the plate 20 according to their respective directivity diagrams, the two directivity diagrams being concentric and different from each other.
Les signaux de commande E1 et E2 engendrent par effet piézoélectrique inverse des ondes acoustiques de volume dans le derme16 et dans la plaque 20 : en particulier, des ondes de Lamb antisymétriques caractérisées par leurs deux composantes de déplacement, dans le plan de la plaque 20 et hors plan (perpendiculairement au plan de la plaque 20), se propagent dans la plaque 20. La perturbation engendrée par un contact avec l'épiderme 26 affecte notamment, par amortissement sur la surface de contact, la composante de déplacement hors plan.  The control signals E1 and E2 generate, by an inverse piezoelectric effect, acoustic waves of volume in the dermis 16 and in the plate 20: in particular, antisymmetrical Lamb waves characterized by their two displacement components, in the plane of the plate 20 and off plan (perpendicular to the plane of the plate 20), propagate in the plate 20. The disturbance caused by contact with the epidermis 26 affects, in particular by damping on the contact surface, the out-of-plane displacement component.
En coordonnées polaires, la composante hors plan du champ acoustique, notée Sl t émise par la première source dipolaire d'ondes acoustiques 72A, 72B, observée à une distance r du centre du disque résonateur d'émission 12 et pour un angle a , est similaire au signal de commande ^ (t) avec en outre, d'une part, un In polar coordinates, the out-of-plane component of the acoustic field, denoted S lt emitted by the first dipole acoustic wave source 72A, 72B, observed at a distance r from the center of the emission resonator disc 12 and for an angle a, is similar to the control signal ^ (t) with, in addition, on the one hand, a
2π  2π
délai de propagation — r , ou À désigne la longueur d'onde des ondes propagation delay - r, where A is the wavelength of the waves
À  AT
acoustiques, et, d'autre part une pondération correspondant au diagramme de directivité. Dans l'exemple décrit, le signal de commande ^ (t) est de forme sinusoïdale <¾(i) = El0 sm(2 ft), de sorte que la composante hors plan Sl est également sinusoïdale et décrite par ses composantes en cordonnées acoustics, and on the other hand a weighting corresponding to the directivity diagram. In the example described, the control signal ((t) has a sinusoidal shape ¾ (i) = E 10 sm (2 ft), so that the out-of-plane component S 1 is also sinusoidal and described by its components in coordinates
cartésiennes par rapports aux axes A1 et A2 : Cartesian with respect to axes A1 and A2:
Sl (t, r, a) = où Al0 désigne l'amplitude S l (t, r, a) = where A 10 denotes the amplitude
crête de la composante hors plan Sl , proportionnelle à l'amplitude crête du signal de commande E,n . De la même manière, dans l'exemple décrit, le signal de commande e2(t) est de forme sinusoïdale e2 (t) = E20 ήη(2πβ) , de sorte que la composante hors plan du champ acoustique, notée S2 , due à la seconde source dipolaire d'ondes acousti ues peak of the out-of-plane component S l , proportional to the peak amplitude of the control signal E, n . In the same way, in the example described, the control signal e 2 (t) has a sinusoidal shape e 2 (t) = E 20 ήη (2πβ), so that the out-of-plane component of the acoustic field, denoted S 2 , due to the second dipole source of acoustic waves
72A, 72B, est également sinusoïdale et décrite par ses composantes en cordonnées cartésiennes par rapports aux axes A1 et A2 : 72A, 72B, is also sinusoidal and described by its components in Cartesian coordinates in relation to axes A1 and A2:
S2 (t, r, ) , où A20 désigne l'amplitude crête S 2 (t, r,), where A 20 denotes the peak amplitude
de la composante hors plan S2 , proportionnelle à l'amplitude crête du signal de commande E20 . of the out-of-plane component S 2 , proportional to the peak amplitude of the control signal E 20 .
Les composantes de déplacement hors plan Sl et S2 des champs acoustiques correspondent toutes les deux à des modes de flexion et sont donc sensibles à un contact, par exemple à celui d'un doigt sur l'épiderme 26. The out-of-plane displacement components S 1 and S 2 of the acoustic fields both correspond to bending modes and are therefore sensitive to contact, for example that of a finger on the epidermis 26.
Le programme 56 est conçu pour pondérer les deux signaux de commande ^ (t) et e2(t) et pour faire varier cette pondération dans le temps. Dans l'exemple décrit, la pondération est réalisée de la manière suivante : k.e^t) et (l - k).e2 (t) avec k variant entre zéro et un. Cette variation de pondération entraîne une variation correspondante des amplitudes des champs acoustiques Sl et S2 : Al = k.A^ etThe program 56 is designed to weight the two control signals ^ (t) and e 2 (t) and to vary this weighting over time. In the example described, the weighting is performed as follows: ke ^ t) and (l - k) .e 2 (t) with k varying between zero and one. This weighting variation causes a corresponding variation of the amplitudes of the acoustic fields S 1 and S 2 : A 1 = kA 2 and
A = (l - k).A0 , de sorte que : A = (l - k) .A 0 , so that:
Les deux sources dipolaires d'ondes acoustiques 72A, 72B et 74A, 74B sont excitées indépendamment l'une de l'autre, chacune d'entre elles engendrant un champ caractéristique de la géométrie et de l'orientation des électrodes. L'excitation par effet piézoélectrique inverse d'ondes acoustiques de volume est un processus linéaire et invariant, de sorte que la composante hors plan du champ acoustique généré par le disque résonateur d'émission 12 dans la plaque 20 est égale à la somme des composantes hors lan des deux sources : S(t, r, ) = S1 (t, r, ) + S2 (t, r, )The two dipolar sources of acoustic waves 72A, 72B and 74A, 74B are excited independently of each other, each of them generating a characteristic field of the geometry and orientation of the electrodes. The piezoelectric piezoelectric excitation of volume acoustic waves is a linear and invariant process, so that the out-of-plane component of the acoustic field generated by the emission resonator disk 12 in the plate 20 is equal to the sum of the components. out of the two sources: S (t, r) = S 1 (t, r) + S 2 (t, r)
soit : is :
Le disque résonateur d'émission 12 engendre ainsi des ondes acoustiques de volume dont la répartition spatiale d'amplitude à toute fréquence / varie en fonction de k dans la plaque 20. Un raisonnement similaire peut être conduit pour les ondes de pression se propageant dans le derme 16. Ainsi, en généralisant, on en déduit que le disque résonateur d'émission 12 engendre des ondes acoustiques de volume dont la répartition spatiale d'amplitude à toute fréquence / varie en fonction de k dans le milieu de propagation 10. The emission resonator disk 12 thus generates acoustic waves of volume whose amplitude spatial distribution at any frequency / varies as a function of k in the plate 20. A similar reasoning can be conducted for the pressure waves propagating in the Thus, by generalizing, it can be deduced that the emission resonator disk 12 generates acoustic waves of volume whose amplitude spatial distribution at any frequency / varies as a function of k in the propagation medium 10.
Pour illustrer cette variation dans la plaque 20, dans le cas où les deux sources d'ondes acoustiques sont commandées en phase avec un déphasage φ nul et de façon synchrone, c'est-à-dire à la même fréquence, la composante hors plan totale S précitée peut s'exprimer selon un module et une phase, soit, en notation complexe :  To illustrate this variation in the plate 20, in the case where the two sources of acoustic waves are controlled in phase with a phase shift φ zero and synchronously, that is to say at the same frequency, the off-plane component total S above can be expressed according to a module and a phase, ie, in complex notation:
S(t, r, a) = ^(k.cos(a).A10.(l - k).ùn(2a).A20 f + (fc.sin(2ar)A10.(l - k).ùn(a).A20 )2 .e ^ S (t, r, a) = ^ (k.cos (a) .A 10 (l -. K) .A (2a) .A 20 f + (fc.sin (2AR) 10 (l -. K ) .nn (a) .A 20 ) 2 .e ^
Ainsi, la composante hors plan du champ acoustique émis dans la plaque 20, à la fréquence / , par le disque résonateur d'émission 12 s'écrit de manière générale : S{t, P, k) = A{P, k).ûn{ln.f .t - φ{Ρ)) , où P est un point de l'épiderme 26 ayant comme coordonnées {r, ) . Cette composante hors plan présente une répartition d'amplitude A(P, k) à la fréquence / , qui varie en fonction de k . Cela signifie que pour deux valeurs différentes de k , les répartitions d'amplitude associées sont différentes et non proportionnelles l'une à l'autre. Pour illustrer cette variation de la répartition d'amplitude, différentes formes du diagramme de directivité, selon les équations précédentes et le cas échéant obtenues expérimentalement, du disque résonateur d'émission 12 suivant différentes valeurs de k sont illustrées sur les figures 7 à 1 1 . Thus, the off-plane component of the acoustic field emitted in the plate 20, at the frequency /, by the emission resonator disc 12 is written in a general manner: S {t, P, k) = A {P, k) where P is a point on the epidermis 26 having the coordinates {r,). This out-of-plane component has an amplitude distribution A (P, k) at the frequency f, which varies as a function of k. This means that for two different values of k, the associated amplitude distributions are different and not proportional to each other. To illustrate this variation of the amplitude distribution, different forms of the directivity diagram, according to the preceding equations and if necessary obtained experimentally, of the emission resonator disk 12 according to different values of k are illustrated in FIGS. 7 to 11. .
Si les ondes acoustiques émises ne sont pas monochromatiques (c'est-à-dire à une seule fréquence) la théorie de Fourier ramène au cas monochromatique, en décomposant tout signal en une somme de signaux monochromatiques.  If the acoustic waves emitted are not monochromatic (that is to say at a single frequency) Fourier's theory returns to the monochromatic case, by decomposing any signal into a sum of monochromatic signals.
En référence à la figure 12, dans l'exemple décrit, le programme 56 est conçu pour faire croître k de zéro à un sur quarante paliers et pour faire décroître la fréquence / d'un palier au suivant, depuis 100 kHz jusqu'à 20 kHz. Il est intéressant de faire décroître les fréquences plutôt que l'inverse, car les ondes acoustiques de fréquences élevées se propagent plus vite que les ondes acoustiques de fréquences moindre. Ainsi, en faisant décroître les fréquences, on évite que les premières ondes acoustiques émises ne soient rattrapées par les suivantes.  With reference to FIG. 12, in the example described, the program 56 is designed to increase k from zero to one over forty steps and to decrease the frequency / from one step to the next, from 100 kHz to 20 kHz. It is interesting to decrease the frequencies rather than the opposite, because the high frequency acoustic waves propagate faster than the acoustic waves of lower frequencies. Thus, by decreasing the frequencies, it is avoided that the first acoustic waves emitted are caught by the following.
Ainsi, le premier signal de commande E1 vaut, pour le palier i ( i allant de un à quarante) : el(t) = ki .A0 sin(2qfit) , tandis que le second signal de commande E2 vaut, pour ce même palier i : e2 (t) = (l - fc; ).A0 sin(2^t) , avec ^ = 0 , k40 = l et Thus, the first control signal E1 is, for the plateau i (i ranging from one to forty): e l (t) = k i .A 0 sin (2qf i t), while the second control signal E2 is equal to for this same level i: e 2 (t) = (l - fc ; ) .A 0 sin (2 ^ t), where ^ = 0, k 40 = 1 and
De préférence, chaque palier dure pendant un nombre entier de périodes d'oscillation des signaux de commande E1 et E2. Au total, la succession des émissions pour k variant de zéro à un dure moins de 10 ms.  Preferably, each step lasts for an integer number of periods of oscillation of the control signals E1 and E2. In total, the sequence of emissions for k ranging from zero to one lasts less than 10 ms.
Ainsi, à chaque palier, le disque résonateur d'émission 12 émet une onde acoustique à la fréquence fi et avec une répartition d'amplitude dans la plaque 20 : Thus, at each stage, the emission resonator disk 12 emits an acoustic wave at the frequency f i and with an amplitude distribution in the plate 20:
A(P, kt ) = -y]{k.cos{a).A0.(1 - k). sin(2a).A0 )2 + (k. sin(2a)A0.(1 - k). sin(a).A0 )2 . A (P, k t ) = -y] {k.cos {a) .A 0. (1-k). sin (2a) .A 0 ) 2 + (k, sin (2a) A 0. (1-k). sin (a) .A 0 ) 2 .
Ainsi, le spectre d'amplitude de chaque onde acoustique i est non nul pour la seule fréquence f Le spectre d'amplitude de chaque onde acoustique présente donc, à cette fréquence ft , différente dans l'exemple décrit d'une onde acoustique émise à l'autre, une amplitude, variant dans le milieu suivant une certaine répartition spatiale d'amplitude A{P, kt ) . Grâce à la variation de ki d'une onde acoustique émise à l'autre, les répartitions spatiales d'amplitude A{P, kt ) des ondes acoustiques émises successivement sont différentes entre elles. La figure 13 représente le milieu de propagation 10 en vue de dessous. Le disque résonateur d'émission 12 est placé à un coin du milieu de propagation 10 qui est dans cet exemple de forme rectangulaire (l'échelle entre le milieu de propagation 10 et le disque résonateur d'émission 12 n'est pas respectée, ce dernier étant largement agrandi pour une meilleure visibilité). Dans le référentiel de la figure 13, il est disposé dans le coin supérieur gauche. Il est orienté de sorte que l'axe A1 soit parallèle au bord supérieur et l'axe A2 parallèle au bord gauche du milieu de propagation 10. Le disque résonateur de réception 14 est placé à un autre coin du milieu 10, ici le coin supérieur droit. Il est orienté de sorte que son axe principal B présente un angle de 45 degrés avec les bords du milieu de propagation 10. Thus, the amplitude spectrum of each acoustic wave i is non-zero for the single frequency f The amplitude spectrum of each acoustic wave therefore has, at this frequency f t , different in the example described of an acoustic wave emitted to the other, an amplitude varying in the medium according to a certain spatial distribution of amplitude A {P, k t ). Thanks to the variation of k i from one acoustic wave emitted to the other, the spatial distributions of amplitude A {P, k t ) of acoustic waves emitted successively are different from each other. Figure 13 shows the propagation medium 10 in bottom view. The emission resonator disk 12 is placed at a corner of the propagation medium 10 which in this example is rectangular in shape (the scale between the propagation medium 10 and the emission resonator disk 12 is not respected; last being greatly enlarged for better visibility). In the frame of Figure 13, it is arranged in the upper left corner. It is oriented so that the axis A1 is parallel to the upper edge and the axis A2 parallel to the left edge of the propagation medium 10. The receiving resonator disk 14 is placed at another corner of the middle 10, here the upper corner law. It is oriented so that its main axis B has a 45 degree angle with the edges of the propagation medium 10.
Une perturbation P, localisée à une distance r du centre du disque résonateur d'émission 12 et à un angle a de l'axe A1 influe sur l'ensemble des diagrammes de rayonnement successifs résultant des émissions successives précédemment décrites, notamment à cause de réflexions engendrées sur les ondes émises selon l'angle a et renvoyées vers le disque résonateur de réception 14 selon un angle β avec l'axe B, mais également à cause d'amortissements ou éventuels blocages et de diffractions. Ces diagrammes de rayonnement sont perturbés en amplitude et en phase. Il en résulte une signature fréquentielle spécifique à la localisation de la perturbation P avec une résolution submillimétrique pour une surface de contact de l'ordre du centimètre carré (i.e. la pulpe d'un index). Par ailleurs, le derme 16 présentant une épaisseur ainsi qu'une élasticité provoquant une déformation locale de cette épaisseur par la perturbation, la signature fréquentielle est non seulement spécifique à la localisation de la perturbation P mais en outre à la pression qu'elle exerce localement sur le milieu de propagation 10 ainsi déformable. Il convient de noter également qu'un amortissement global du signal de réception R plus ou moins important est révélateur d'une surface de contact plus ou moins importante entre la perturbation P et le milieu de propagation 10. La surface de contact de la perturbation P peut ainsi être évaluée. Enfin, la perturbation influe sur les diagrammes de rayonnement aussi longtemps qu'elle perdure de sorte qu'il est en outre possible d'évaluer sa durée.  A perturbation P, located at a distance r from the center of the emission resonator disc 12 and at an angle α of the axis A1, affects all the successive radiation patterns resulting from the successive emissions previously described, in particular because of reflections generated on the waves emitted according to the angle a and returned to the receiving resonator disk 14 at an angle β with the axis B, but also because of damping or possible blockages and diffractions. These radiation patterns are disturbed in amplitude and phase. This results in a frequency signature specific to the localization of the perturbation P with submillimetric resolution for a contact area of the order of one square centimeter (i.e. the pulp of an index). Furthermore, since the dermis 16 has a thickness as well as an elasticity causing local deformation of this thickness by the perturbation, the frequency signature is not only specific to the location of the perturbation P but also to the pressure that it exerts locally. on the propagation medium 10 and deformable. It should also be noted that an overall damping of the reception signal R more or less important is indicative of a more or less important contact area between the disturbance P and the propagation medium 10. The contact surface of the perturbation P can be evaluated. Finally, the perturbation influences the radiation patterns as long as they persist so that it is possible to evaluate their duration.
De façon optionnelle, le milieu de propagation 10 peut en outre comporter un dispositif vibrant M collé sur la plaque 20 au moyen d'une résine époxy et noyé ensuite dans le derme 16 pour un retour vibrotactile du système de détection et de localisation. Sur la figure 13, il est représenté dans le coin inférieur gauche du milieu de propagation 10. Ce dispositif vibrant M est choisi, parmi les dispositifs vibrants connus de l'état de la technique, pour engendrer une vibration mécanique basse fréquence dans le derme 16, par exemple à l'aide d'une masse excentrée, inférieure à 500 Hz et de préférence même inférieure à 200 Hz. Il s'agit par exemple d'un micromoteur électromagnétique plat à masse excentrée générateur typiquement de vibrations à 200 Hz pour une tension d'excitation continue de 3,6 V. Optionally, the propagation medium 10 may further comprise a vibrating device M bonded to the plate 20 by means of an epoxy resin and then embedded in the dermis 16 for a vibrotactile feedback of the detection and localization system. In FIG. 13, it is represented in the lower left corner of the propagation medium 10. This vibrating device M is chosen from among the vibrating devices known to the state of the art, to generate a low frequency mechanical vibration in the dermis 16, for example using an eccentric mass, less than 500 Hz and preferably even less than 200 Hz. for example a flat electromagnetic micromotor with eccentric mass typically generating vibrations at 200 Hz for a DC excitation voltage of 3.6 V.
Il est destiné à remplir au moins l'une des deux fonctions suivantes :  It is intended to fulfill at least one of the following two functions:
- retour haptique du système de détection et de localisation dans certaines circonstances préprogrammées en fonction d'une stratégie d'exploration du milieu de propagation 10 (validation d'une commande reconnue, restitution d'un retour de force, etc.),  haptic feedback of the detection and localization system in certain preprogrammed circumstances according to a strategy for exploring the propagation medium (validation of a recognized command, restitution of a force feedback, etc.),
- homogénéisation accélérée de l'épaisseur du derme 16 après une perturbation ayant déformé de manière importante et potentiellement durable celui-ci.  - Accelerated homogenization of the thickness of the dermis 16 after a disturbance having significantly deformed and potentially durable it.
La deuxième fonction peut être remplie parce que la rotation de la masse excentrée dans le plan principal du micromoteur plat présente un effet de cisaillement par rapport à la plaque 20 tout en comprimant latéralement le derme 16 ce qui permet d'uniformiser son épaisseur et de libérer d'éventuelles contraintes résiduelles dans la plaque 20.  The second function can be fulfilled because the rotation of the eccentric mass in the main plane of the flat micromotor has a shearing effect with respect to the plate 20 while laterally compressing the dermis 16 which makes it possible to standardize its thickness and to release possible residual stresses in the plate 20.
Pour remplir les deux fonctions précitées, un retour vibrotactile sera donc préférentiellement activé lors d'un début de perturbation (pendant par exemple 130 ms) ou après la fin d'une perturbation (pendant par exemple 200 ms).  To fulfill the two aforementioned functions, a vibrotactile feedback will therefore preferably be activated during a disturbance start (for example 130 ms) or after the end of a disturbance (for example 200 ms).
Selon un perfectionnement possible, plusieurs dispositifs vibrants M peuvent être disposés en périphérie du milieu de propagation 10 et fonctionner de façon synchronisée pour augmenter par effet constructif l'amplitude de l'onde basse fréquence propagée dans le derme 16 à un endroit souhaité de la surface tactile formée par le milieu de propagation 10. En particulier, si la perturbation est causée par le doigt d'un utilisateur, l'endroit souhaité peut être juste sous le doigt ou juste en amont d'un chemin tracé par le doigt, de sorte que l'utilisateur ait l'impression de rencontrer un obstacle lors d'une stratégie d'exploration de la surface tactile en lien avec un affichage graphique sous-jacent délimitant par exemple les limites d'un objet graphique ou un relief graphique particulier.  According to one possible improvement, several vibrating devices M may be arranged at the periphery of the propagation medium 10 and operate in a synchronized manner to increase the amplitude of the low frequency wave propagated in the dermis 16 by a constructive effect at a desired location on the surface. In particular, if the disturbance is caused by the finger of a user, the desired location may be just under the finger or just upstream of a path traced by the finger, so that the user has the impression of encountering an obstacle during a tactile surface exploration strategy in connection with an underlying graphic display delimiting for example the boundaries of a graphic object or a particular graphic relief.
Un procédé d'apprentissage pour la détection, la localisation et la qualification de perturbations sur la surface tactile, mis en œuvre par le programme 58, va maintenant être détaillé. Ce procédé d'apprentissage tire profit du fait que toute perturbation P influe sur les diagrammes de rayonnement successivement émis par le disque résonateur d'émission 12 et que cette influence est spécifique à la localisation de la perturbation et à la pression qu'elle exerce sur le derme 16. A learning method for the detection, location and qualification of disturbances on the tactile surface, implemented by the program 58, will now be detailed. This learning process takes advantage of the fact that any perturbation P influences the radiation patterns successively emitted by the emission resonator disk 12 and that this influence is specific to the location of the disturbance and the pressure it exerts on the dermis 16.
Comme illustré sur la figure 14, le milieu de propagation 10 formant une surface tactile présente une zone sensible 80 à l'extérieur de laquelle sont disposés les disques résonateurs 12, 14 et le dispositif vibrant M.  As illustrated in FIG. 14, the propagation medium 10 forming a tactile surface has a sensitive zone 80 outside of which the resonator disks 12, 14 and the vibrating device M are arranged.
Comme illustré également sur cette figure et de façon optionnelle, une résistance chauffante 82 est intégrée dans le derme 16 (ou collée à l'arrière de la plaque 20) à l'intérieur de la zone sensible 80. Elle peut prendre la forme d'un film ou d'un fil résistif en serpentin à diffusion de chaleur par effet joule. Elle est asservie à une ou plusieurs températures de référence. Pour une application du système de détection et de localisation de perturbation à une peau de robot humanoïde, elle peut être asservie à une unique température constante de 37°C. Pour une application d'interface tactile dans l'habitacle d'un véhicule automobile, elle peut être asservie à plusieurs températures telles que 10 °C, 37 °C ou 45C selon la température ambiante. Ainsi, il peut être décidé que si la température ambiante est inférieure à 0 °C, la résistance chauffante est asservie à 10°C, si la température ambiante dépasse 0°C, la résistance chauffante est asservie à 37°C et si la température ambiante dépasse 30 °C, la résistance chauffante est asservie à 45 °C. Si la température ambiante dépasse 45 °C, c'est par exempb la climatisation du véhicule qui fera redescendre la température de la zone sensible 80. Dans des cas extrêmes, la résistance chauffante peut être remplacée par un module Peltier pour permettre un refroidissement. Les seuils de franchissement de 0 °C et 30 °C peuvent être associés à une hystérésis de quelques degrés Celsius.  As also illustrated in this figure and optionally, a heating resistor 82 is integrated in the dermis 16 (or bonded to the back of the plate 20) inside the sensitive zone 80. It can take the form of a film or resistive wire coil heat diffusion Joule effect. It is slaved to one or more reference temperatures. For an application of the detection and localization system of disturbance to a humanoid robot skin, it can be controlled at a single constant temperature of 37 ° C. For a tactile interface application in the passenger compartment of a motor vehicle, it can be slaved to several temperatures such as 10 ° C, 37 ° C or 45 ° C depending on the ambient temperature. Thus, it can be decided that if the ambient temperature is below 0 ° C, the heating resistor is controlled at 10 ° C, if the ambient temperature exceeds 0 ° C, the heating resistor is controlled at 37 ° C and if the temperature ambient temperature exceeds 30 ° C, the heating resistor is controlled at 45 ° C. If the ambient temperature exceeds 45 ° C, it is for example the air conditioning of the vehicle that will lower the temperature of the sensitive area 80. In extreme cases, the heating resistor can be replaced by a Peltier module to allow cooling. The crossing thresholds of 0 ° C and 30 ° C may be associated with a hysteresis of a few degrees Celsius.
L'asservissement en température de la résistance chauffante 82 est classique et aisément obtenu par modulation de largeur d'impulsions (modulation PWM) à partir d'un transistor PMOS ou NMOS. La dynamique de l'asservissement peut être forte au démarrage (par exemple de l'ordre de la minute pour augmenter la température d'une dizaine de degré Celsius), puis faible (de l'ordre du degré Celsius par minute) dès que la température de consigne a été atteinte.  The temperature control of the heating resistor 82 is conventional and easily obtained by pulse width modulation (PWM modulation) from a PMOS or NMOS transistor. The dynamic of the servocontrol can be strong at the start (for example of the order of the minute to increase the temperature of ten degree Celsius), then low (of the order of the degree Celsius per minute) as soon as the setpoint temperature has been reached.
Un premier avantage de cet asservissement en température constante de la zone sensible 80 à l'aide de la résistance chauffante 82 est de rendre plus fiable le procédé de détection et de localisation de perturbations mis en œuvre par le système et de simplifier le procédé d'apprentissage correspondant, notamment en diminuant la taille de l'ensemble d'apprentissage. On verra par ailleurs, en référence à la figure 16, qu'un autre avantage de cet asservissement est de permettre au système de procéder à une mesure d'effusivité d'un objet provoquant une perturbation pendant un certain temps et sur une certaine surface de l'interface tactile. A first advantage of this constant temperature control of the sensitive zone 80 by means of the heating resistor 82 is to make the method for detecting and locating disturbances implemented by the system more reliable and to simplify the method of corresponding learning, including decreasing the size of the learning set. It will be seen moreover, with reference to FIG. 16, that another advantage of this servocontrol is to enable the system to perform an effusiveness measurement of an object causing a disturbance for a certain time and on a certain surface of the tactile interface.
Le procédé d'apprentissage utilise des contacts de référence C(i, j) dont les positions à l'intérieur de la zone sensible 80 sont connues du dispositif informatique 46. Ces contacts de référence C(i, j) sont par exemple répartis sur une grille selon les axes A1 et A2, où les indices (i, j) indiquent leur position dans la grille.  The learning method uses reference contacts C (i, j) whose positions inside the sensitive zone 80 are known to the computing device 46. These reference contacts C (i, j) are for example distributed over a grid along the axes A1 and A2, where the indices (i, j) indicate their position in the grid.
On peut par ailleurs définir une fonction de voisinage V(c(i, j)) permettant de déterminer les contacts de référence voisins d'un contact de référence C(i, j) donné. It is also possible to define a neighborhood function V (c (i, j)) making it possible to determine the neighboring reference contacts of a given reference contact C (i, j).
Par exemple, dans le cas où les contacts de référence sont répartis sur une grille rectangulaire comme celle illustrée sur la figure 14, les contacts de référence voisins sont les huit contacts entourant le contact de référence considéré sur la grilleFor example, in the case where the reference contacts are distributed on a rectangular grid like that illustrated in FIG. 14, the neighboring reference contacts are the eight contacts surrounding the reference contact considered on the grid.
(« première couronne »). ("First crown").
Comme illustré sur la figure 15, le procédé d'apprentissage comporte une première étape 100 au cours de laquelle le système de détection et de localisation à surface tactile 10 est placé dans un environnement silencieux tandis que le milieu de propagation formant l'interface tactile, notamment son épiderme 26, est libre de toute perturbation.  As illustrated in FIG. 15, the learning method comprises a first step 100 during which the touch-sensitive detection and localization system 10 is placed in a quiet environment while the propagation medium forming the tactile interface, especially its epidermis 26, is free from any disturbance.
Dans ces conditions, au cours d'une étape 102, le dispositif informatique 46, par exécution de son programme 56, fournit les signaux de commande E1 et E2 tels que représentés sur la figure 12, au disque résonateur d'émission 12. Ce dernier émet alors une succession d'ondes acoustiques longitudinales de pression 30 dans le derme 16 et de flexion 32 dans la plaque 20 pendant au plus 10 ms.  Under these conditions, during a step 102, the computer device 46, by executing its program 56, supplies the control signals E1 and E2 as represented in FIG. 12, to the transmission resonator disk 12. The latter then emits a succession of longitudinal acoustic waves of pressure 30 in the dermis 16 and bending 32 in the plate 20 for at most 10 ms.
En même temps et de façon synchronisée, au cours d'une étape 104, le disque résonateur de réception 14 reçoit les ondes acoustiques 30, 32 après leur propagation dans le milieu de propagation 10 et fournit au dispositif informatique 46 un signal de réception à vide R correspondant aux ondes acoustiques reçues. Le signal de réception à vide R dure tant que durent les émissions successives. Il est amplifié et quantifié sur 12 bits signés.  At the same time and in a synchronized manner, during a step 104, the reception resonator disk 14 receives the acoustic waves 30, 32 after their propagation in the propagation medium 10 and supplies the computing device 46 with a reception signal that is empty. R corresponding to the acoustic waves received. The empty reception signal R lasts for as long as the successive transmissions last. It is amplified and quantized on 12 signed bits.
Au cours d'une étape 106, le processeur 50 du dispositif informatique 46, par exécution du programme 58, calcule une estimation de l'amplitude de la transformée de Fourier du signal de réception à vide R= r(t) , appelée amplitude spectrale à vide During a step 106, the processor 50 of the computing device 46, by execution of the program 58, calculates an estimate of the amplitude of the Fourier transform of the empty reception signal R = r (t), called the spectral amplitude empty
R(f ) = . Il s'agit plus précisément d'une FFT (de l'anglais « Fast FourierR (f) = . It is more specifically an FFT (of the English "Fast Fourier
Transform ») calculée sur 8192 échantillons (ou au moins 4096 voire 1024 échantillons) du signal reçu. Un filtrage est réalisé pour n'exploiter à ce stade que les composantes spectrales comprises entre 20 kHz et 100kHz. Transform ") calculated on 8192 samples (or at least 4096 or even 1024 samples) of the received signal. Filtering is performed to exploit at this stage only the spectral components between 20 kHz and 100 kHz.
Au cours d'une étape 108, un contact de référence C(i, j) de surface prédéterminée et à une pression donnée p, est appliqué sur l'épiderme 26 de la surface tactile, toujours dans un environnement silencieux.  During a step 108, a reference contact C (i, j) of predetermined surface and at a given pressure p, is applied to the epidermis 26 of the touch surface, always in a quiet environment.
Au cours d'une étape 1 10, avec le contact de référence C(i, j) appliqué, le dispositif informatique 46, par exécution de son programme 56, fournit les signaux de commande E1 et E2 tels que représentés sur la figure 12, au disque résonateur d'émission 12. Ce dernier émet alors des ondes acoustiques longitudinales de pression 3 dans le derme 16 et de flexion 32 dans la plaque 20 au cours d'une étape 1 12.  During a step 1 10, with the reference contact C (i, j) applied, the computing device 46, by executing its program 56, supplies the control signals E1 and E2 as represented in FIG. 12, to the emission resonator disk 12. The latter then emits longitudinal acoustic waves of pressure 3 in the dermis 16 and bending 32 in the plate 20 during a step 1 12.
En même temps et de façon synchronisée, au cours d'une étape 1 14, le disque résonateur de réception 14 reçoit les ondes acoustiques 30, 32 après leur propagation dans le milieu de propagation 10 et fournit au dispositif informatique 46 un signal de réception de référence Ri:w= ri j p (t) pour la position (i, j) et pour la pression p. Le signal de réception de référence R, j,p dure tant que durent les émissions successives. Il est amplifié et quantifié sur 12 bits signés. At the same time and in a synchronized manner, during a step 1 14, the reception resonator disk 14 receives the acoustic waves 30, 32 after their propagation in the propagation medium 10 and supplies the computing device 46 with a reception signal. reference R i: w = r ijp (t) for position (i, j) and for pressure p. The reception signal reference R, j, p lasts as long as the successive emissions. It is amplified and quantized on 12 signed bits.
Au cours d'une étape 1 16, le processeur 50 du dispositif informatique 46, par exécution du programme 58, calcule une estimation de l'amplitude de la transformée de Fourier du signal de réception de référence Riip= ri j p (t) , appelée amplitude spectrale de référence Ri p (f ) = (t) ■ " s'agit plus précisément également During a step 1 16, the processor 50 of the computing device 46, by execution of the program 58, calculates an estimate of the amplitude of the Fourier transform of the reference reception signal R iip = r ijp (t), called reference spectral amplitude R ip (f) = (t) ■ "more precisely also
d'une FFT calculée sur 8192 échantillons (ou au moins 4096 voire 1024 échantillons) du signal reçu. Un filtrage est réalisé pour n'exploiter à ce stade que les composantes spectrales comprises entre 20 kHz et 100kHz. an FFT calculated on 8192 samples (or at least 4096 or 1024 samples) of the received signal. Filtering is performed to exploit at this stage only the spectral components between 20 kHz and 100 kHz.
Au cours d'une étape 1 18, le processeur 50 du dispositif informatique 46, par exécution du programme 58, calcule une distance, appelée distance normalisée relative d'amplitude spectrale de référence DNR(i, j, p) , entre l'amplitude spectrale à vide et l'amplitude spectrale de référence. Par exemple, la distance normalisée relative d'amplitude spectrale de référence DNR(i, j, p) est égale à la norme 1 du pourcentage de variation des amplitudes spectrales à vide R{f ) = et de référence Rl iP {f ) = | (> )) : During a step 1 18, the processor 50 of the computing device 46, by execution of the program 58, calculates a distance, called the relative normalized distance of reference spectral amplitude DNR (i, j, p), between the amplitude spectral vacuum and the spectral amplitude of reference. For example, the normalized relative distance of reference spectral amplitude DNR (i, j, p) is equal to the norm 1 of the percentage variation of the empty spectral amplitudes R {f) = and reference R l iP {f) = | (>)):
Cette distance normalisée relative est très pertinente pour discriminer les contacts de références entre eux, non seulement du fait de leurs positions respectives, mais également pour les différentes pressions qui peuvent être exercées sur chacun de ces contacts de référence, grâce à l'élasticité en épaisseur du derme 16. Elle est enregistrée dans la base de données 54 pour être ultérieurement exploitée dans une détection, localisation et caractérisation de perturbation.  This relative normalized distance is very relevant for discriminating the reference contacts between them, not only because of their respective positions, but also for the different pressures that can be exerted on each of these reference contacts, thanks to the elasticity in thickness. of the dermis 16. It is recorded in the database 54 to be later exploited in a detection, localization and disturbance characterization.
Le procédé d'apprentissage retourne alors à l'étape 108, pour une autre valeur de pression sur le contact de référence en cours d'apprentissage ou pour un apprentissage sur un autre contact de référence, jusqu'à ce que tous les contacts de référence et toutes les pressions souhaitées soient balayés.  The learning method then returns to step 108, for another pressure value on the reference contact during learning or for learning on another reference contact, until all the reference contacts and all desired pressures are scanned.
Un procédé de détection, localisation et qualification de perturbations sur la surface tactile, mis en œuvre par le programme 60, va maintenant être détaillé en référence à la figure 16. Il comporte tout d'abord des étapes 200 à 210 d'initialisation.  A method for detecting, locating and qualifying disturbances on the tactile surface, implemented by the program 60, will now be detailed with reference to FIG. 16. It comprises first of all steps 200 to 210 of initialization.
Au cours d'une première étape 200 le système de détection et de localisation à surface tactile 10 est placé, libre de toute perturbation, dans son environnement d'utilisation, ce dernier pouvant comporter un bruit résiduel faisant vibrer le milieu de propagation formant la surface tactile 10 et produisant ainsi un signal parasite dans le signal de réception R fourni par le disque résonateur de réception 14. Le bruit résiduel peut également provenir de l'électronique de traitement, notamment du bruit de quantification, du système lui-même.  During a first step 200 the touch surface detection and localization system 10 is placed, free of any disturbance, in its environment of use, the latter may include a residual noise vibrating the propagation medium forming the surface 10 and thus producing a spurious signal in the reception signal R provided by the receiving resonator disc 14. The residual noise may also come from the processing electronics, including quantization noise, the system itself.
Dans ces conditions, au cours d'une étape 202, le dispositif informatique 46, par exécution de son programme 56, fournit les signaux de commande E1 et E2 tels que représentés sur la figure 12, au disque résonateur d'émission 12. Ce dernier émet alors une succession d'ondes acoustiques longitudinales de pression 30 dans le derme 16 et de flexion 32 dans la plaque 20 pendant au plus 10 ms.  Under these conditions, during a step 202, the computing device 46, by executing its program 56, supplies the control signals E1 and E2 as represented in FIG. 12, to the transmission resonator disk 12. The latter then emits a succession of longitudinal acoustic waves of pressure 30 in the dermis 16 and bending 32 in the plate 20 for at most 10 ms.
En même temps et de façon synchronisée, au cours d'une étape 204, le disque résonateur de réception 14 reçoit les ondes acoustiques 30, 32 après leur propagation dans le milieu de propagation 10 et fournit au dispositif informatique 46 un signal de réception, appelé signal de réception avec bruit résiduel RBR= rBR (t) , correspondant aux ondes acoustiques reçues. Le signal de réception avec bruit résiduel RBR dure tant que durent les émissions successives. Il est amplifié et quantifié sur 12 bits signés. Au cours d'une étape 206, le processeur 50 du dispositif informatique 46, par exécution du programme 60, calcule une estimation de l'amplitude de la transformée de Fourier du signal de réception avec bruit résiduel RBR= rBR (t) , appelée amplitude spectrale avec bruit résiduel RBR {f ) = \ffi{rBR (tty . Il s'agit plus précisément d'une FFT calculée sur 8192 échantillons (ou au moins 4096 voire 1024 échantillons) du signal reçu. Un filtrage est réalisé pour n'exploiter à ce stade que les composantes spectrales comprises entre 20 kHz et 100kHz. At the same time and in a synchronized manner, during a step 204, the reception resonator disk 14 receives the acoustic waves 30, 32 after their propagation in the propagation medium 10 and supplies the computing device 46 with a reception signal, called reception signal with residual noise R B R = r BR (t), corresponding to the acoustic waves received. The reception signal with residual noise R B R lasts as long as the successive emissions. It is amplified and quantized on 12 signed bits. During a step 206, the processor 50 of the computing device 46, by execution of the program 60, calculates an estimate of the amplitude of the Fourier transform of the reception signal with residual noise R B R = r BR (t) , called spectral amplitude with residual noise R BR (f) = \ ffi {r BR (tty) It is more precisely an FFT calculated on 8192 samples (or at least 4096 or even 1024 samples) of the received signal. is realized to exploit at this stage only the spectral components between 20 kHz and 100 kHz.
Au cours d'une étape 208 suivante, le processeur 50 du dispositif informatique 46 calcule un bruit résiduel de départ BRD à partir de l'amplitude spectrale avec bruit résiduel RBR {f ) et de l'amplitude spectrale à vide R{f ) . Par exemple le bruit résiduel de départ BRD est la norme 1 du pourcentage de variation des amplitudes spectrales avec bruit résiduel RBR {f ) et à vide R(f ) : During a next step 208, the processor 50 of the computing device 46 calculates a residual starting noise BRD from the residual noise spectral amplitude R BR (f) and the empty spectral amplitude R {f) . For example, the residual starting noise BRD is the norm 1 of the percentage of variation of the spectral amplitudes with residual noise R BR (f) and empty R (f):
BRD =∑ RBR (f ) BRD = Σ R BR (f)
f R(f )  f R (f)
Ensuite, au cours d'une étape 210 de fin d'initialisation, le processeur 50 du dispositif informatique 46 initialise, à la valeur du bruit résiduel de départ, une donnée BR représentant le bruit résiduel en cours, soit l'opération : BR <— BRD .  Then, during a step 210 of end of initialization, the processor 50 of the computing device 46 initializes, to the value of the residual noise of departure, a data item BR representing the residual noise in progress, namely the operation: BR < - BRD.
Les étapes d'initialisation sont suivies notamment d'une étape de surveillance 212 lors de laquelle toute perturbation est détectée et localisée, associée à une valeur de pression de la perturbation contre le derme 16.  The initialization steps are followed in particular by a monitoring step 212 during which any disturbance is detected and localized, associated with a pressure value of the perturbation against the dermis 16.
Avant de poursuivre la description du procédé de détection, localisation et qualification de perturbations de la figure 16, cette étape de surveillance 212 va maintenant être détaillée en référence à la figure 17.  Before continuing with the description of the method of detecting, locating and qualifying disturbances of FIG. 16, this monitoring step 212 will now be detailed with reference to FIG. 17.
Elle commence par une étape 300 lors de laquelle un compteur d'itérations n est initialisé à la valeur 1 . L'étape de surveillance 212 comporte alors une boucle d'étapes, l'itération en cours de cette boucle d'étapes étant l'itération n .  It begins with a step 300 during which an iteration counter n is initialized to the value 1. The monitoring step 212 then comprises a loop of steps, the current iteration of this loop of steps being the iteration n.
Au cours d'une première étape 302 de cette boucle d'étapes, le dispositif informatique 46, par exécution de son programme 56, fournit les signaux de commande E1 et E2 tels que représentés sur la figure 12, au disque résonateur d'émission 12. Ce dernier émet alors une succession d'ondes acoustiques longitudinales de pression 30 dans le derme 16 et de flexion 32 dans la plaque 20 pendant au plus 10 ms.  During a first step 302 of this loop of steps, the computing device 46, by executing its program 56, supplies the control signals E1 and E2 as represented in FIG. 12, to the transmission resonator disk 12 The latter then emits a succession of longitudinal acoustic waves of pressure 30 in the dermis 16 and bending 32 in the plate 20 for at most 10 ms.
En même temps et de façon synchronisée, au cours d'une étape 304, le disque résonateur de réception 14 reçoit les ondes acoustiques 30, 32 après leur propagation dans le milieu de propagation 10 et fournit au dispositif informatique 46 un signal de réception, appelé signal de réception en cours Rn= r„(t) , correspondant aux ondes acoustiques reçues. Le signal de réception en cours Rn= rn (i) dure tant que durent les émissions successives. Il est amplifié et quantifié sur 12 bits signés. De façon optionnelle et commutable, il peut être filtré passe-haut avant amplification pour éviter toute saturation du signal pertinent à traiter. Notamment, la fréquence de coupure d'un tel filtrage passe-haut est avantageusement fixée à 160 Hz pour éliminer les éventuelles fortes vibrations à très basse fréquence. L'amplification peut être réalisée à l'aide d'un amplificateur à gain variable (de 1 à 50) s'adaptant ainsi à la distance entre les disques résonateurs d'émission 12 et de réception 14 ou à l'élasticité du derme 16 et permettant au signal reçu de rester en mode linéaire dans une gamme de +/- 5 V. At the same time and in a synchronized manner, during a step 304, the reception resonator disc 14 receives the acoustic waves 30, 32 after their propagation in the propagation medium 10 and provides the computing device 46 a reception signal, called current reception signal R n = r "(t), corresponding to the acoustic waves received. The current reception signal R n = r n (i) lasts for the duration of the successive transmissions. It is amplified and quantized on 12 signed bits. Optionally and switchable, it can be filtered high-pass before amplification to avoid saturation of the relevant signal to be processed. In particular, the cutoff frequency of such a high-pass filtering is advantageously set at 160 Hz to eliminate any strong vibrations at very low frequency. The amplification can be carried out using a variable gain amplifier (from 1 to 50) thus adapting to the distance between the emission resonator 12 and receiving discs 14 or the elasticity of the dermis 16 and allowing the received signal to remain in linear mode in a range of +/- 5 V.
Au cours de l'étape 306 suivante, le processeur 50 du dispositif informatique 46, par exécution du programme 60, calcule une estimation de l'amplitude de la transformée de Fourier du signal de réception en cours Rn= rn (t) , appelée amplitude spectrale en cours Rn (f ) = (t) . Il s'agit plus précisément d'une FFT calculée sur 8192 échantillons (ou au moins 4096 voire 1024 échantillons) du signal reçu. During the following step 306, the processor 50 of the computing device 46, by execution of the program 60, calculates an estimate of the amplitude of the Fourier transform of the current reception signal R n = r n (t), called current spectral amplitude R n (f) = (t). It is more precisely an FFT calculated on 8192 samples (or at least 4096 or even 1024 samples) of the received signal.
Cette étape est suivie d'une étape de filtrage 308 pour n'exploiter que les composantes spectrales comprises entre 20 kHz et 100kHz. En éliminant les composantes spectrales inférieures à 20 kHz, on élimine tous les bruits passifs de structure tels que les bruits de moteur, les vibrations de retour vibrotactile, etc. Une telle suppression de basses fréquences pourrait aussi être anticipée à l'étape 304 mais uniquement en cas de risque de saturation du signal utile et d'impossibilité, du fait de cette saturation, de localiser une perturbation : le signal reçu pourrait alors subir une dernière amplification, par exemple réglable de 1 à 10 pour atteindre la pleine échelle de sa gamme linéaire après conversion analogique/numérique. En outre, à l'intérieur de la bande spectrale 20 kHz - 100 kHz on effectue un second filtrage consistant à supprimer les composantes spectrales ayant une amplitude inférieure à 1 % de la composante spectrale de plus forte amplitude et/ou à écrêter toutes les composantes spectrales dont la variation relative par rapport à l'absence de contact est supérieure à une valeur seuil donnée, par exemple 100%. Ceci permet d'éviter que les composantes spectrales de faible amplitude mais de forte variation relative, souvent instables aux variations de température, ne masquent l'information contenue dans les composantes spectrales de forte amplitude mais de plus faible variation relative. This step is followed by a filtering step 308 to exploit only the spectral components between 20 kHz and 100 kHz. Eliminating spectral components below 20 kHz eliminates all passive structure noise such as motor noise, vibrotactile feedback, and so on. Such a suppression of low frequencies could also be anticipated in step 304, but only in the event of a risk of saturation of the useful signal and of impossibility, because of this saturation, of locating a disturbance: the signal received could then undergo a last amplification, for example adjustable from 1 to 10 to reach the full scale of its linear range after analog / digital conversion. In addition, within the 20 kHz - 100 kHz spectral band a second filter is performed consisting of suppressing the spectral components having an amplitude of less than 1% of the spectral component of higher amplitude and / or clipping all the components. spectral whose relative variation with respect to the absence of contact is greater than a given threshold value, for example 100%. This makes it possible to prevent the spectral components of low amplitude but of high relative variation, which are often unstable at temperature variations, from masking the information contained in the spectral components of high amplitude but of smaller relative variation.
Au cours d'une étape 310, le processeur 50 du dispositif informatique 46, par exécution du programme 60, calcule une distance, appelée distance normalisée relative d'amplitude spectrale en cours DNRn , entre l'amplitude spectrale avec bruit résiduel RBR {f ) et l'amplitude spectrale en cours Rn {f ) . Par exemple, la distance normalisée relative d'amplitude spectrale de référence DNRn est égale à la norme 1 du pourcentage de variation des amplitudes spectrales avec bruit résiduel RBR {f ) et en cours R {f ) : During a step 310, the processor 50 of the computing device 46, by execution of the program 60, calculates a distance, called the relative normalized distance of current spectral amplitude DNR n , between the spectral amplitude with residual noise R BR { f) and the current spectral amplitude R n {f). For example, the normalized relative distance of reference spectral amplitude DNR n is equal to the norm 1 of the percentage of variation of the spectral amplitudes with residual noise R BR {f) and current R {f):
Au cours d'une étape 312, le processeur 50 du dispositif informatique 46, par exécution du programme 60, calcule une perturbation courante PCn à partir de la distance normalisée relative d'amplitude spectrale en cours DNRn et du bruit résiduel BR . Par exemple, la perturbation courante PCn est le pourcentage de variation entre la distance normalisée relative d'amplitude spectrale en cours DNRn During a step 312, the processor 50 of the computing device 46, by execution of the program 60, calculates a current perturbation PC n from the relative normalized distance of the current spectral amplitude DNR n and the residual noise BR. For example, the current perturbation PC n is the percentage of variation between the normalized relative distance of current spectral amplitude DNR n
\DNR_  \ DNR_
et le bruit résiduel BR : PC„ xlOO . and the residual noise BR: PC "x 100.
BR  BR
Au cours d'une étape 314, le processeur 50 du dispositif informatique 46, par exécution du programme 60, teste si la perturbation courante PCn a légèrement dérivé par rapport à l'itération précédente, ce qui indique une variation du bruit résiduel, mais pas une perturbation car cette dernière entraînerait une grande variation de la perturbation courante PCn . Une telle petite dérive est par exemple During a step 314, the processor 50 of the computing device 46, by execution of the program 60, tests whether the current perturbation PC n has slightly derived with respect to the preceding iteration, which indicates a variation of the residual noise, but not a disturbance because it would cause a great variation of the current disturbance PC n . Such a small drift is for example
PC„ PC "
détectée si : —— 1 xlOO < 15% . detected if: - 1 x 100 <15%.
Si une petite dérive de perturbation courante PCn est détectée, des étapesIf a small current disruption drift No PC is detected, steps
316, 318 et 320 sont mises en œuvre. 316, 318 and 320 are implemented.
Au cours de l'étape 316, le processeur 50 du dispositif informatique 46, par exécution du programme 60, met à jour l'amplitude spectrale avec bruit résiduel RBR {f ) à la valeur de l'amplitude spectrale en cours Rn {f ) , soit l'opération : *B« (/)<- *„(/)■ In step 316, the processor 50 of the computing device 46, by execution of the program 60, updates the spectral amplitude with residual noise. R BR {f) to the value of the current spectral amplitude R n {f), ie the operation: * B "(/) <- *" (/) ■
Au cours de l'étape 318 suivante, le processeur 50 calcule le nouveau bruit résiduel BR à artir de l'amplitude spectrale avec bruit résiduel RBR {f ) mise à jour, During the following step 318, the processor 50 calculates the new residual noise BR of the spectral amplitude with residual noise R BR (f) updated,
Enfin, au cours de l'étape 320, le processeur 50 incrémente n d'une unité et le procédé retourne aux étapes 302 et 304.  Finally, in step 320, the processor 50 increments n by one and the method returns to steps 302 and 304.
Si aucune petite dérive de perturbation courante PCn n'est détectée, au cours d'une étape 322, le processeur 50 du dispositif informatique 46, par exécution du programme 60, détermine si la perturbation courante PCn est élevée, par exemple supérieure à un seuil prédéterminé, ce qui indiquerait la survenue d'une perturbation. Par exemple, une perturbation P est détecté si : PCn≥ 100% . If no small current disturbance drift PC n is detected, during a step 322, the processor 50 of the computing device 46, by execution of the program 60, determines whether the current perturbation PC n is high, for example greater than a predetermined threshold, which would indicate the occurrence of a disturbance. For example, a perturbation P is detected if: PC n ≥ 100%.
Si aucune perturbation n'est détectée ( PCn < 100% ), alors on passe à une étape 340 de fin de boucle lors de laquelle le compteur d'itérations n est incrémenté d'une unité et l'étape de surveillance 212 retourne aux étapes 302 et 304. If no disturbance is detected (PC n <100%), then we go to a step 340 end of the loop during which the iteration counter n is incremented by one unit and the monitoring step 212 returns to steps 302 and 304.
Si une perturbation P est détectée, au cours d'une étape 324, le processeur 50 du dispositif informatique 46, par exécution du programme 60, calcule les écarts entre la distance normalisée relative d'amplitude spectrale en cours DNRn et toutes les distances normalisées relatives d'amplitude spectrale de référence DNR(i, j, p) . Dans l'exemple décrit, ces écarts sont exprimés en pourcentages du bruit résiduel. Toujours dans l'exemple décrit, ces écarts sont placés dans une matrice cubique ENRDn (i, j, p) où chaque élément {i, j, p) de la matrice cubique correspond à l'écart par rapport au contact de référence C(i, j) à la pression p : If a disturbance P is detected, during a step 324, the processor 50 of the computing device 46, by execution of the program 60, calculates the differences between the normalized relative distance of current spectral amplitude DNR n and all the normalized distances relative spectral amplitude of reference DNR (i, j, p). In the example described, these differences are expressed as percentages of the residual noise. Still in the example described, these deviations are placed in a cubic ENRD matrix n (i, j, p) where each element (i, j, p) of the cubic matrix corresponds to the deviation from the reference contact C (i, j) at the pressure p:
\ DNRn - DNR(i, j, p) \ DNR n - DNR (i, j, p)
ENRDn (i, j, p) - 1 xlOO . ENRD n (i, j, p) - 1 x 100.
BR  BR
Au cours d'une étape 326, le processeur 50 détermine le contact de référence During a step 326, the processor 50 determines the reference contact
C(i, j) associé à une pression p le plus proche de la perturbation P détectée. Il s'agit du contact de référence associé à l'élément de la matrice ENRDn (i, j, p) le plus petit (c'est-à-dire l'élément indiquant l'écart le plus faible par rapport à la distance normalisée relative d'amplitude spectrale en cours DNRn ). Cet élément le plus petit est noté ES n = ENRD(in,jn,pn) , avec {in,jn,pn) sa position dans la matrice cubique ENRDn(i,j,p). C (i, j) associated with a pressure p closest to the disturbance P detected. This is the reference contact associated with the smallest element of the matrix ENRD n (i, j, p) (i.e., the element indicating the smallest deviation from the normalized relative distance of spectral amplitude in progress DNR n ). This smallest element is denoted ES n = ENRD (i n , j n , p n ), with {i n , j n , p n ) its position in the cubic matrix ENRD n (i, j, p).
Dans une variante simple de l'invention, le processeur 50 fournit comme position de la perturbation P détectée la position du contact de référence C(in,jn) le plus proche et comme pression exercée contre le derme élastique 16 la valeur pn. L'étape de surveillance 212 passe alors à l'étape 340 de fin de boucle. In a simple variant of the invention, the processor 50 provides, as the position of the disturbance P detected, the position of the reference contact C (i n , j n ) closest and as the pressure exerted against the elastic dermis 16 the value p n . The monitoring step 212 then goes to the end-of-loop step 340.
Cependant, dans l'exemple décrit, la position de la perturbation P détectée est affinée.  However, in the example described, the position of the disturbance P detected is refined.
Ainsi, au cours d'une étape 328, le processeur 50 du dispositif informatique 46, par exécution du programme 60, teste si la perturbation P détectée est proche ou non du contact de référence C(in,jn) de pression pn le plus proche, au moyen d'une condition de proximité. Thus, during a step 328, the processor 50 of the computing device 46, by execution of the program 60, tests whether the detected disturbance P is close to the reference contact C (i n , j n ) of pressure p n or not. the closest, by means of a proximity condition.
A cet effet, dans l'exemple décrit, cette détermination est réalisée en calculant un rapport de contraste RCn entre l'élément le plus petit ESn et les autres éléments de la matrice cubique ENRDn(i,j,p). Par exemple le rapport de contraste RCn est For this purpose, in the example described, this determination is made by calculating a contrast ratio RC n between the smallest element ES n and the other elements of the cubic matrix ENRD n (i, j, p). For example the contrast ratio RC n is
{ENRDn(i,j,p)) {ENRD n (i, j, p))
calcule par: RCn = — — xlOO, ou les crochets ) désignent le calcul de moyenne. Puis, le processeur 50 détermine si la perturbation P détectée est proche ou non du contact de référence C(in,jn) de pression pn le plus proche à partir du rapport de contraste RCn . Dans l'exemple décrit, la perturbation P détectée est proche du contact de référence C(in,jn) de pression pn le plus proche si le rapport de contraste est supérieur à une valeur prédéterminée, par exemple si RCn >150. computed by: RC n = - - x100, or the square brackets) denote the average calculation. Then, the processor 50 determines whether or not the detected disturbance P is close to the nearest reference contact C (i n , j n ) of pressure p n from the contrast ratio RC n . In the example described, the disturbance P detected is close to the nearest reference contact C (i n , j n ) of pressure p n if the contrast ratio is greater than a predetermined value, for example if RC n > 150 .
En variante, le rapport de contraste RCn, nécessairement supérieur à 100, peut être exprimé sous la forme d'un indice de confiance lCn qui le ramène entre 0 et 100 (0 pour une confiance minimale et 100 pour une confiance maximale) : As a variant, the contrast ratio RC n , necessarily greater than 100, can be expressed as a confidence index lC n which brings it back between 0 and 100 (0 for a minimum confidence and 100 for a maximum confidence):
RCn≥ 150 correspond alors à ICn≥ 33,33. Au cours d'une étape 330, si la perturbation P détectée a été déterminée comme proche du contact de référence C(in , jn ) de pression pn le plus proche (i.e.RC n ≥ 150 then corresponds to IC n ≥ 33.33. During a step 330, if the detected disturbance P has been determined to be close to the nearest reference contact C (i n , j n ) of pressure p n (i
RC„> 150 à l'étape 328), alors le processeur 50 fournit comme position de la perturbation P détectée la position du contact de référence C(in , jn ) le plus proche et comme pression exercée contre le derme élastique 16 la valeur pn. L'étape de surveillance passe alors à l'étape 340 de fin de boucle. RC "> 150 at step 328), then the processor 50 provides as the position of the disturbance P detected the position of the reference contact C (i n , j n ) closest and as a pressure exerted against the elastic dermis 16 the value p n . The monitoring step then proceeds to step 340 of the end of the loop.
Au cours d'une étape 332, si la perturbation P détectée n'a pas été déterminée comme proche du contact de référence C(in , jn ) de pression pn le plus proche (i.e. RC„ < 150 à l'étape 328), alors le processeur 50 du dispositif informatique 46, par exécution du programme 60, détermine la position de la perturbation P à partir des positions du contact de référence C(in , jn ) le plus proche et de ses contacts de référence voisins, selon la fonction de voisinage V(c(in , jn )) définie précédemment en référence à la figure 14. During a step 332, if the detected disturbance P has not been determined as close to the nearest reference contact C (i n , j n ) of pressure p n (ie RC "<150 at step 328), then the processor 50 of the computing device 46, by execution of the program 60, determines the position of the perturbation P from the positions of the reference contact C (i n , j n ) closest and its reference contacts neighbors, according to the neighborhood function V (c (i n , j n )) defined above with reference to FIG. 14.
Plus précisément, au cours d'une étape 334, le processeur 50 calcule une masse équivalente Mn (i, j) pour chaque élément de la matrice ENRDn (i, j, pn ) extraite de la matrice cubique ENRDn (i, j, p) , la masse équivalente Mn(i, j) étant d'autant plus élevée que cet élément, qui correspond à un écart par rapport à la distance normalisée relative d'amplitude spectrale en cours DNRn , est faible (fonction inverse ou équivalente). Dans l'exemple décrit, la masse équivalente More precisely, during a step 334, the processor 50 calculates an equivalent mass M n (i, j) for each element of the matrix ENRD n (i, j, p n ) extracted from the cubic matrix ENRD n (i , j, p), the equivalent mass M n (i, j) being all the higher as this element, which corresponds to a deviation from the normalized relative distance of current spectral amplitude DNR n , is small ( inverse function or equivalent). In the example described, the equivalent mass
ES  ES
Mn {i, j) est calculée par : Mn {i, j) = " . . M n {i, j) is calculated by: M n {i, j) = ".
ENRDn [i, j, p ENRD n [i, j, p
Au cours d'une étape 336, le processeur 50 calcule le barycentre des contacts de référence C(i, j) , pondérés par leur masse équivalente correspondante, situés dans le voisinage V(c(in , jn )) autour du contact de référence le plus proche During a step 336, the processor 50 calculates the barycentre of the reference contacts C (i, j), weighted by their corresponding equivalent weight, located in the vicinity V (c (i n , j n )) around the contact nearest reference
C(i« J« )- Enfin, au cours d'une étape 338, le processeur 50 fournit comme position de la perturbation P détectée le barycentre ainsi calculé. Il fournit comme valeur de pression exercée la valeur pn trouvée à l'étape 326. L'étape de surveillance 212 passe alors à l'étape 340 de fin de boucle. Finally, during a step 338, the processor 50 provides, as the position of the detected disturbance P, the center of gravity thus calculated. It provides the value of pressure exerted the value p n found in step 326. The monitoring step 212 then goes to step 340 end of the loop.
Il sera noté que, lors de la surveillance 212, les signaux de commandes E1 et E2 sont par exemple émis avec une période comprise entre quelques Hz et 50 Hz et que les calculs de FFT sont par exemples réalisés en continu sur une fenêtre d'acquisition de 8192 échantillons à une fréquence d'échantillonnage de 0,7 Méch/s (soit environ 85 Hz) avec quantification du signal sur 12 bits. It will be noted that, during the monitoring 212, the control signals E1 and E2 are for example transmitted with a period of between a few Hz and 50 Hz and that the FFT calculations are for example carried out continuously on an acquisition window of 8192 samples at a sampling rate of 0.7 MS / s (or about 85 Hz) with quantization of the signal on 12 bits.
Il sera en outre noté que, lorsque le système de détection et de localisation est notamment conçu pour détecter et localiser le toucher d'un doigt, le pas de la grille des contacts de référence est de préférence inférieur ou égal à la dimension caractéristique du doigt. Pour donner un ordre de grandeur, la surface de contact d'un index est d'environ 1 ,3 cm2 et la dimension caractéristique du toucher est d'environ 12 mm. Ainsi, le pas de la grille est de préférence inférieur à 1 cm, par exemple égal à 6 mm. En outre, les contacts de référence de l'apprentissage présentent une dimension caractéristique similaire à celle d'un doigt. Ainsi, grâce au pas de grille précédent, ces contacts de référence se chevauchent les uns les autres. Cela permet d'avoir un nombre de contacts de référence réduit tout en offrant une résolution élevée, inférieure au millimètre, grâce au calcul du barycentre. Cela permet en outre de réduire les erreurs de reconnaissance de position lorsque le toucher glisse lentement et continûment d'un contact de référence à un autre. Le fait qu'il y ait recouvrement partiel des contacts de référence garantit ainsi qu'un toucher soit plus finement localisé. La fiabilité est également augmentée dans la mesure où un toucher n'est pas détecté par rapport à un seul contact de référence, mais par rapport à plusieurs contacts de référence situés dans un même voisinage. Le recouvrement de deux contacts de référence adjacents doit ainsi être suffisant pour que les perturbations soient assez similaires et que le calcul du barycentre ait un sens. Dit autrement, le pas de grille doit être suffisamment fin par rapport à la dimension caractéristique du doigt pour que le placement aléatoire du doigt sur la zone tactile recouvre toujours suffisamment un contact de référence. On garantit ainsi que le seuil de niveau de contraste est toujours atteint lors d'un toucher, en particulier lorsque le toucher se produit au milieu de deux contacts de référence. Le pas de grille doit cependant rester aussi grand que possible pour ne pas augmenter inutilement le nombre de contacts de référence, et donc la durée de l'apprentissage. It will further be noted that, when the detection and localization system is especially designed to detect and locate the touch of a finger, the pitch of the grid of the reference contacts is preferably less than or equal to the characteristic dimension of the finger . To give an order of magnitude, the contact area of an index is about 1.3 cm 2 and the characteristic dimension of the touch is about 12 mm. Thus, the pitch of the grid is preferably less than 1 cm, for example equal to 6 mm. In addition, the learning reference contacts have a characteristic dimension similar to that of a finger. Thus, thanks to the previous grid step, these reference contacts overlap each other. This makes it possible to have a reduced number of reference contacts while offering a high resolution, less than one millimeter, thanks to the calculation of the center of gravity. This further reduces position recognition errors when the touch slips slowly and continuously from one reference contact to another. The fact that there is partial recovery of the reference contacts thus ensures that a touch is more finely localized. Reliability is also increased insofar as a touch is not detected with respect to a single reference contact, but relative to several reference contacts located in the same vicinity. The overlap of two adjacent reference contacts must thus be sufficient so that the disturbances are fairly similar and the calculation of the center of gravity has a meaning. In other words, the grid pitch must be sufficiently fine with respect to the characteristic dimension of the finger so that the random placement of the finger on the tactile zone always sufficiently covers a reference contact. This ensures that the contrast level threshold is always reached during a touch, especially when the touch occurs in the middle of two reference contacts. However, the grid pitch must remain as large as possible so as not to unnecessarily increase the number of reference contacts, and therefore the duration of the learning.
Par ailleurs, si le pas de grille est beaucoup plus petit que le rayon caractéristique du toucher, la zone de voisinage peut être étendue à une deuxième ou une troisième couronne de contacts de référence. Le nombre de couronnes est par exemple égal au rayon caractéristique divisé par le pas de grille. Pour un pas de grille de 3 mm, deux couronnes de contacts de référence seront par exemple prises. Dans un perfectionnement, la position affinée grâce au calcul du barycentre peut être ensuite recalée sur une grille de plus haute résolution. La position et le déplacement du doigt sont ainsi mesurés assez finement sur cette grille de plus haute résolution. Par exemple, la grille des contacts de référence peut présenter un pas de 6 mm, tandis que la grille haute résolution peut être celle d'un écran d'affichage graphique ayant typiquement un pas de 0.3 mm. Ainsi, dans le cas d'un écran haute définition comprenant 1920 x 1080 pixels au pas de 0.3 mm, soit 576 x 324 mm (66 cm ou 26 pouces de diagonale), la grille des contacts de référence est réduite, par rapport à la grille haute résolution, à 97 x 55 soit 5335 points, soit une réduction de presque un facteur 400 tout en conservant un ajustement fin du toucher sur la grille haute résolution. On the other hand, if the gate pitch is much smaller than the characteristic radius of the touch, the neighborhood area can be extended to a second or third reference contact ring. The number of crowns is for example equal to the characteristic radius divided by the grid pitch. For a grid pitch of 3 mm, two crowns of reference contacts will for example be taken. In a refinement, the position refined through the calculation of the center of gravity can then be recaled to a grid of higher resolution. The position and the displacement of the finger are thus measured rather finely on this grid of higher resolution. For example, the grid of reference contacts may have a pitch of 6 mm, while the high resolution grid may be that of a graphical display screen typically having a pitch of 0.3 mm. Thus, in the case of a high-definition screen comprising 1920 x 1080 pixels in the 0.3 mm pitch, or 576 x 324 mm (66 cm or 26 inches diagonal), the grid of the reference contacts is reduced, compared to the high-resolution grid at 97 x 55 or 5335 points, a reduction of almost a factor of 400 while maintaining a fine adjustment of the touch on the high resolution grid.
Par ailleurs, le procédé permettant d'affiner la localisation d'une perturbation détectée peut encore être amélioré. En effet, le procédé de la figure 17 présente comme inconvénient que le barycentre tel que calculé a tendance à se trouver près du contact de référence le plus proche, même lorsque la perturbation détectée se trouve très « excentrée » du contact de référence le plus proche, c'est-à-dire presque à mi-chemin avec un contact de référence adjacent.  Furthermore, the method for refining the location of a detected disturbance can be further improved. Indeed, the method of Figure 17 has the disadvantage that the barycenter as calculated tends to be close to the nearest reference contact, even when the detected disturbance is very "eccentric" of the nearest reference contact , that is, almost midway with an adjacent reference contact.
Pour pallier ce problème, le procédé de la figure 17 peut être amélioré pour surpondérer les contacts de référence adjacents au contact de référence le plus proche. Ceci permet d'excentrer la localisation de la perturbation détectée par rapport au contact de référence le plus proche, et ainsi de correctement localiser les perturbations se produisant à mi-chemin de deux contacts de référence. Pour amplifier l'effet, il est également possible de définir les masses équivalentes à partir du carré, du cube ou d'une puissance supérieure des écarts ENRDn (i, j, pn ) . To overcome this problem, the method of FIG. 17 can be improved to overweight the reference contacts adjacent to the nearest reference contact. This makes it possible to off-center the location of the detected disturbance with respect to the nearest reference contact, and thus to correctly locate the disturbances occurring halfway between two reference contacts. To amplify the effect, it is also possible to define the equivalent masses from the square, the cube or a higher power of the ENRD deviations n (i, j, p n ).
Une autre façon d'améliorer la localisation jusqu'à la mi-distance de deux contacts de référence adjacents consiste à déterminer la position de la perturbation détectée à partir d'une fonction non linéaire de type sigmoïde ou tangente hyperbolique du barycentre par rapport à la position du contact de référence le plus proche. Une telle fonction permet d'amplifier les faibles distances du barycentre par rapport au contact de référence le plus proche, tout en limitant la position de la perturbation détectée à la mi-distance. On pourra prendre ainsi : , où X no YHD sont les coordonnées de la Another way to improve the localization to the mid-distance of two adjacent reference contacts is to determine the position of the disturbance detected from a sigmoid or tangent hyperbolic type nonlinear function of the center of gravity relative to the position of the nearest reference contact. Such a function makes it possible to amplify the small distances of the barycentre with respect to the nearest reference contact, while limiting the position of the disturbance detected at mid-distance. We can take as follows: , where X no Y HD are the coordinates of the
perturbation détectée, Xzi , Yzi les coordonnées du contact de référence le plus proche, Xg , Yg les coordonnées du barycentre et a le facteur d'amplification du déplacement pouvant valoir typiquement entre 5 et 10. detected disturbance, X zi , Y zi the coordinates of the nearest reference contact, X g , Y g the coordinates of the centroid and has the displacement amplification factor which can be typically between 5 and 10.
Revenons maintenant à la poursuite de la description du procédé de détection, localisation et qualification de perturbations illustré sur la figure 16. L'étape de surveillance 212 détaillée ci-dessus fournit à chaque instant n (i.e. toutes les 20 ms pour une fréquence d'émission des ondes E1 et E2 de 50 Hz) une détection ou une absence de détection de perturbation. Cette détection est éventuellement accompagnée de valeurs de localisation (/'„, jn) de la perturbation sur la surface tactile 10 et de pression pn exercée par cette perturbation contre le derme 16. Let us return now to the continuation of the description of the method of detection, location and qualification of disturbances illustrated in FIG. 16. The monitoring step 212 detailed above provides at each instant n (ie every 20 ms for a frequency of emission of waves E1 and E2 of 50 Hz) detection or absence of disturbance detection. This detection is possibly accompanied by location values (/ ' ", j n ) of the disturbance on the touch surface 10 and pressure p n exerted by this disturbance against the dermis 16.
On notera que l'étape de surveillance 212 a été détaillée pour la détection et la localisation d'une perturbation simple, c'est-à-dire à un seul contact localisable. Mais elle peut être aisément adaptée pour détecter et localiser une perturbation multiple, c'est-à-dire à au moins deux contacts localisables, chacun de ces contacts exerçant une pression qui lui est propre. Notamment, lorsque la perturbation est un toucher simple ou multiple avec un doigt, son influence sur les diagrammes de rayonnement successifs des ondes E1 et E2 est faible et additive, de sorte qu'il est possible d'enrichir l'ensemble d'apprentissage par des combinaisons linéaires des perturbations simples apprises. La raison de cette propriété d'additivité est la suivante : dans le cas où le diagramme de rayonnement est à variation spatiale lente, c'est-à-dire, dans l'espace de Fourier, associé à des fréquences spatiales plus faibles que celles du doigt ou de la perturbation, ce qui est le cas d'un rayonnement dipolaire, la perturbation est proportionnelle à la surface de contact. Ceci est d'autant plus vrai que la perturbation des ondes de volume est globalement faible et que la perturbation par amortissement visqueux, phénomène non linéaire dépendant de la vitesse de vibration, est plus faible. Il ne reste alors que la perturbation liée au phénomène de diffraction des ondes, le champ reçu diffracté par la ou les interactions multiples étant, selon le principe d'Huygens-Fresnel, l'intégrale de Kirchhoff-Sommerfeld appliquée à la ou aux surfaces d'interaction. Or le principe d'Huygens-Fresnel veut que chaque zone d'interaction se comporte comme une répartition de points sources secondaires. Le champ total diffracté pour un contact multiple est donc bien la somme des champs diffractés pour des contacts ponctuels. Note that the monitoring step 212 has been detailed for the detection and localization of a single disturbance, that is to say, a single locatable contact. But it can be easily adapted to detect and locate a multiple disturbance, that is to say, at least two localizable contacts, each of these contacts exerting a pressure of its own. In particular, when the disturbance is a single or multiple touch with a finger, its influence on the successive radiation patterns of the waves E1 and E2 is low and additive, so that it is possible to enrich the training set by linear combinations of simple disturbances learned. The reason for this additivity property is as follows: in the case where the radiation pattern is of slow spatial variation, that is to say, in the Fourier space, associated with lower spatial frequencies than those finger or disturbance, which is the case of dipolar radiation, the disturbance is proportional to the contact surface. This is all the more true as the perturbation of the volume waves is globally weak and the viscous damping perturbation, a non-linear phenomenon dependent on the speed of vibration, is lower. All that remains is the perturbation linked to the wave diffraction phenomenon, the received field diffracted by the multiple interaction (s) being, according to the Huygens-Fresnel principle, the Kirchhoff-Sommerfeld integral applied to the surface or surfaces of the 'interaction. However, the principle of Huygens-Fresnel is that each zone of interaction behaves like a distribution of secondary source points. The total diffracted field for a multiple contact is therefore the sum of the diffracted fields for point contacts.
Parallèlement à l'étape de surveillance 212 et suite aux étapes d'initialisation 200-21 0, une étape 214 d'estimation d'amortissement des ondes acoustiques émises E1 et E2 dans le milieu de propagation 10 est exécutée. Cet amortissement est estimé par exemple par comparaison des FFT calculées et filtrées entre 20 kHz et 1 00kHz lors des étapes d'initialisation et de l'étape de surveillance, plus précisément par comparaison, à l'aide d'un ratio, de la norme de l'amplitude spectrale en cours Rn {f ) calculée et filtrée aux étapes 306 et 308 avec la norme de l'amplitude spectrale avec bruit résiduel RBR {f ) calculée et filtrée à l'étape 206 ou mise à jour lors d'une exécution de l'étape 316. Il peut être simplement exprimé en pourcentage et calculé, à chaque instant n, une fois que l'étape 308 de l'itération courante a été exécutée. Cet amortissement noté alors An est proportionnel à la surface de contact entre la perturbation détectée et l'épiderme 26. Il permet donc de distinguer un simple toucher du doigt d'un contact surfacique étendu. In parallel with the monitoring step 212 and following the initialization steps 200-21 0, a damping estimation step 214 of the transmitted acoustic waves E1 and E2 in the propagation medium 10 is executed. This damping is estimated for example by comparing the FFT calculated and filtered between 20 kHz and 100 kHz during the initialization steps and the monitoring step, more precisely by comparison, using a ratio, of the standard of the current spectral amplitude R n (f) calculated and filtered in steps 306 and 308 with the spectral amplitude standard with residual noise R BR (f) calculated and filtered at step 206 or updated at the same time. an execution of step 316. It can be simply expressed as a percentage and calculated at each instant n, once step 308 of the current iteration has been executed. This damping noted then A n is proportional to the contact area between the detected disturbance and the epidermis 26. It thus makes it possible to distinguish a simple touch of the finger from an extended surface contact.
Parallèlement à l'étape de surveillance 212 et suite aux étapes d'initialisation 200-21 0, une étape 216 de traitement de basses fréquences acoustiques est exécutée. Cette étape peut également être exécutée à chaque itération n, après le calcul 306 de l'amplitude spectrale en cours Rn {f ) mais avant son filtrage 308. En effet, au cours de cette étape 216, seules les composantes de l'amplitude spectrale en cours Rn {f ) inférieures à 20 kHz sont conservées et traitées, en particulier celles relatives au spectre audible compris entre 1 00 Hz et 1 5 kHz. La richesse des fréquences audibles permet de distinguer une perturbation par grattage ou caresse, spécifique à la texture choisie de l'épiderme 26, d'une simple vibration du derme 1 6 soumis à des vibrations extérieures. In parallel with the monitoring step 212 and following the initialization steps 200-21 0, a step 216 for processing low acoustic frequencies is executed. This step can also be executed at each iteration n, after the calculation 306 of the current spectral amplitude R n (f) but before its filtering 308. In fact, during this step 216, only the amplitude components current spectrum R n {f) below 20 kHz are preserved and processed, in particular those relating to the audible spectrum between 100 Hz and 15 kHz. The richness of the audible frequencies makes it possible to distinguish a disruption by scratching or caress, specific to the chosen texture of the epidermis 26, of a simple vibration of the dermis 1 6 subjected to external vibrations.
Plusieurs paramètres peuvent être estimés au cours de cette étape : franchissement d'une valeur seuil de la norme d'un vecteur constitué d'un nombre de composantes fréquentielles prédéterminées choisies entre 100 Hz et 20 kHz, calcul d'un barycentre fréquentiel appliqué à une tranche de fréquences, par exemple la tranche de fréquences comprises entre 1 00 Hz et 5 kHz, etc.  Several parameters can be estimated during this step: crossing a threshold value of the vector standard consisting of a number of predetermined frequency components selected between 100 Hz and 20 kHz, calculating a frequency barycentre applied to a vector. frequency range, for example the frequency range between 100 Hz and 5 kHz, etc.
En particulier, le barycentre fréquentiel Fg appliqué entre une fréquence fmin et une fréquence fmax de l'amplitude spectrale en cours Rn {f ) est donné par la formule suivante : / max In particular, the frequency barycentre Fg applied between a frequency fmin and a frequency fmax of the current spectral amplitude R n {f) is given by the following formula: / max
∑fi x R„(fi)  Σfi x R "(fi)
F s = fi=f nàn . F s = fi = f nn .
* / max  * / max
∑RÀfi)  ΣRÀfi)
min  min
Parallèlement à l'étape de surveillance 212 et suite aux étapes d'initialisation 200-210, une étape 218 de traitement de hautes fréquences acoustiques est exécutée. Cette étape peut également être exécutée à chaque itération n, après le calcul 306 de l'amplitude spectrale en cours Rn {f ) mais avant son filtrage 308. En effet, au cours de cette étape 218, seules les composantes de l'amplitude spectrale en cours Rn {f ) supérieures à 100 kHz sont conservées et traitées. L'apparition de fréquences supérieures à 100 kHz (par exemple 160 kHz) au-delà d'un certain seuil peut en effet être révélatrice d'un impact ou de problèmes électriques. Un filtre sélectif peut à cette occasion être utilisé, par exemple un filtre sélectif à 160 kHz à gain programmable de 1 à 16. Le gain programmable permet de régler la sensibilité de la surface tactile aux impacts ou aux problèmes électriques. Par exemple, si la surface tactile est celle d'un robot humanoïde, celle-ci peut être rendue plus ou moins sensible en fonction du contexte : robot au repos (sensibilité maximale), en mouvement (sensibilité réduite), etc. In parallel with the monitoring step 212 and following the initialization steps 200-210, a step 218 for processing high acoustic frequencies is performed. This step can also be performed at each iteration n, after the calculation 306 of the current spectral amplitude R n (f) but before its filtering 308. Indeed, during this step 218, only the amplitude components spectral current R n {f) greater than 100 kHz are conserved and processed. The appearance of frequencies above 100 kHz (for example 160 kHz) beyond a certain threshold can indeed be indicative of an impact or electrical problems. A selective filter can be used for this purpose, for example a 160 kHz selective filter with a programmable gain of 1 to 16. The programmable gain makes it possible to adjust the sensitivity of the touch surface to impacts or electrical problems. For example, if the touch surface is that of a humanoid robot, it can be made more or less sensitive depending on the context: robot at rest (maximum sensitivity), moving (reduced sensitivity), etc.
Une telle détection de fréquences supérieures à 100 kHz peut éventuellement déclencher une étape 220 d'acquisition asynchrone de signaux acoustiques, cette étape d'acquisition asynchrone stoppant temporairement toute émission des signaux de commande E1 et E2. L'acquisition asynchrone est ensuite caractérisée en fonction de son contenu fréquentiel notamment en dessous de 20 kHz. Lors d'une acquisition asynchrone se déclenchant au milieu d'une émission de signaux de commande E1 , E2, il reste de l'énergie vibratoire transitoire par réverbération dans le derme 16. La caractérisation spectrale d'une perturbation telle qu'un impact ou des problèmes électriques est donc réalisée en dehors du spectre 20 kHz-100kHz. En variante, une autre méthode pourrait consister à ne pas stopper les émissions des signaux de commande E1 et E2 lors de l'acquisition asynchrone 220, mais simplement à soustraire du signal détecté le signal de réception à vide décalé dans le temps de l'écart qu'il y a entre l'instant d'acquisition asynchrone et l'instant habituel de l'acquisition synchrone. La norme du signal détecté et sa distribution spectrale en dessous de 20 kHz (notamment son barycentre fréquentiel) qualifient respectivement l'intensité et la nature d'un impact. Par ailleurs, l'absence de signal audible en dessous de 20 kHz est alors caractéristique de problèmes électriques. Such detection of frequencies greater than 100 kHz may possibly trigger a step 220 of asynchronous acquisition of acoustic signals, this asynchronous acquisition step temporarily halting any transmission of control signals E1 and E2. Asynchronous acquisition is then characterized according to its frequency content, especially below 20 kHz. During an asynchronous acquisition triggered in the middle of a transmission of control signals E1, E2, transient vibratory energy remains by reverberation in the dermis 16. The spectral characterization of a disturbance such as an impact or electrical problems is therefore achieved outside the spectrum 20 kHz-100kHz. Alternatively, another method could consist in not stopping the transmissions of the control signals E1 and E2 during the asynchronous acquisition 220, but simply in subtracting from the detected signal the empty reception signal shifted in time from the difference that there is between the instant of asynchronous acquisition and the usual moment of the synchronous acquisition. The standard of the detected signal and its spectral distribution below 20 kHz (in particular its frequency barycenter) qualify respectively the intensity and nature of an impact. Moreover, the absence of an audible signal below 20 kHz is then characteristic of electrical problems.
Parallèlement à l'étape de surveillance 212 et suite aux étapes d'initialisation 200-21 0, une étape 222 de mesure de transferts de chaleur est exécutée. Cette étape peut également être exécutée à chaque itération n, après le calcul 306 et le filtrage 308 de l'amplitude spectrale en cours Rn {f ) en exploitant par exemple cette dernière pour y détecter un éventuel décalage fréquentiel au cours du temps. In parallel with the monitoring step 212 and following the initialization steps 200-21 0, a heat transfer measurement step 222 is executed. This step can also be executed at each iteration n, after the calculation 306 and the filtering 308 of the current spectral amplitude R n (f) by exploiting for example the latter to detect a possible frequency shift over time.
Une première méthode consiste à calculer le barycentre fréquentiel de l'amplitude spectrale en cours Rn {f ) dans la gamme comprise entre 20 kHz et 100 kHz. Un décalage du barycentre fréquentiel vers les basses fréquences traduit un réchauffement du derme 1 6 et de la plaque 20, donc un contact avec un objet plus chaud, tandis qu'un décalage vers les hautes fréquences traduit l'inverse. Un tel décalage est de préférence constaté avant ou après une perturbation, mais pas pendant que celle-ci s'exerce parce que durant une interaction tactile les perturbations par amortissement et diffraction masquent ce phénomène thermique. A first method consists in calculating the frequency barycentre of the current spectral amplitude R n (f) in the range between 20 kHz and 100 kHz. A shift of the frequency barycentre towards the low frequencies indicates a warming of the dermis 1 6 and of the plate 20, thus a contact with a hot object, whereas a shift towards the high frequencies translates the opposite. Such an offset is preferably found before or after a disturbance, but not while it is exerted because during a tactile interaction disruption by damping and diffraction mask this thermal phenomenon.
Une variante de cette première méthode consiste à calculer la position d'un extremum local de l'amplitude spectrale en cours Rn {f ) correspondant à une fréquence de résonance particulière du milieu de propagation 10 du système de détection et de localisation. Dans ce cas, il peut même être procédé à un balayage fréquentiel spécifique autour de cette fréquence de résonance, par exemple entre 39 kHz et 41 kHz si la résonance se situe à 40 kHz. Un calcul de FFT à haute résolution dans cette gamme spécifique permet alors une détection précise de la position de l'extremum local, faisant éventuellement intervenir une interpolation quadratique de la FFT autour de l'extremum. De même que pour le barycentre fréquentiel, un décalage de l'extremum local vers les basses fréquences traduit un réchauffement du derme 16 et de la plaque 20, donc un contact avec un objet plus chaud, tandis qu'un décalage vers les hautes fréquences traduit l'inverse. A variant of this first method consists in calculating the position of a local extremum of the current spectral amplitude R n (f) corresponding to a particular resonance frequency of the propagation medium 10 of the detection and localization system. In this case, it can even be carried out a specific frequency sweep around this resonance frequency, for example between 39 kHz and 41 kHz if the resonance is at 40 kHz. A high resolution FFT calculation in this specific range then allows precise detection of the position of the local extremum, possibly involving quadratic interpolation of the FFT around the extremum. As for the frequency barycentre, a shift from the local extremum to the low frequencies reflects a warming of the dermis 16 and the plate 20, thus a contact with a hotter object, while a shift to the high frequencies translated reverse.
Le décalage fréquentiel de l'extremum local peut par ailleurs être constaté sans passer par un calcul de FFT mais par une simple mesure d'amplitude crête du signal reçu par le disque résonateur 14 en une dizaine de fréquences prédéfinies autour de la position approximative de l'extremum puis par interpolation quadratique. Ce calcul est plus simple et plus rapide qu'un calcul de FFT. Il peut également être appliqué pour le calcul du barycentre fréquentiel uniquement sur une dizaine de fréquences prédéfinies. Une deuxième méthode consiste à calculer la norme euclidienne de l'amplitude spectrale en cours Rn {f ) dans la gamme comprise entre 20 kHz et 100 kHz. Une variation dans un sens, par exemple à la hausse, de cette norme traduit un changement de température du derme 1 6 et de la plaque 20, donc un contact avec un objet ayant une température différente, par exemple plus chaude, tandis qu'une variation dans l'autre sens traduit l'inverse. Le sens de variation de la norme en fonction de la température n'est pas connu au départ, il dépend du signal d'excitation autant que du matériau tactile choisi, de sa forme, de ses dimensions ou encore de l'emplacement des transducteurs (disques résonateurs 12 et 14). Une telle variation de norme doit être constatée à vide, c'est-à-dire avant ou après une perturbation mais pas pendant que celle-ci s'exerce parce que durant une interaction tactile les perturbations par amortissement et diffraction masquent ce phénomène thermique. The frequency offset of the local extremum can moreover be observed without going through an FFT calculation but by a simple peak amplitude measurement of the signal received by the resonator disk 14 in about ten predefined frequencies around the approximate position of the extremum then by quadratic interpolation. This calculation is simpler and faster than an FFT calculation. It can also be applied for the calculation of the frequency barycentre only on a dozen predefined frequencies. A second method consists in calculating the Euclidean norm of the current spectral amplitude R n (f) in the range between 20 kHz and 100 kHz. A variation in one direction, for example upward, of this standard reflects a change in temperature of the dermis 1 6 and of the plate 20, thus a contact with an object having a different temperature, for example a hotter temperature, while variation in the other direction expresses the opposite. The direction of variation of the standard as a function of temperature is not known at the outset, it depends on the excitation signal as much as on the selected tactile material, its shape, its dimensions or the location of the transducers ( resonator discs 12 and 14). Such a variation of norm must be observed empty, that is to say before or after a disturbance but not while it is exerted because during a tactile interaction the disturbances by damping and diffraction mask this thermal phenomenon.
Une troisième méthode consiste à mesurer un passage à zéro particulier du signal acoustique R reçu par le disque résonateur de réception 14, notamment un passage à zéro de la fréquence d'excitation la plus élevée dans la gamme comprise entre 20 kHz et 1 00 kHz, c'est-à-dire autour de 1 00 kHz. Un décalage de ce passage à zéro vers l'origine du temps d'émission des signaux de commande E1 et E2 traduit un refroidissement du derme 16 et de la plaque 20, donc un contact avec un objet plus froid, tandis qu'un décalage dans l'autre sens traduit l'inverse. De même, un tel décalage est de préférence constaté avant ou après une perturbation, mais pas pendant que celle-ci s'exerce parce que durant une interaction tactile les perturbations par amortissement et diffraction masquent ce phénomène thermique.  A third method consists in measuring a particular zero crossing of the acoustic signal R received by the reception resonator disk 14, in particular a zero crossing of the highest excitation frequency in the range between 20 kHz and 100 kHz. that is around 100 kHz. An offset of this zero crossing towards the origin of the transmission time of the control signals E1 and E2 reflects a cooling of the dermis 16 and the plate 20, thus a contact with a colder object, while an offset in the other meaning translates the opposite. Likewise, such an offset is preferably noted before or after a disturbance, but not during the disturbance, because during a tactile interaction the damping and diffraction disturbances mask this thermal phenomenon.
Le passage à zéro est détecté au moyen d'un comparateur rapide activé uniquement au moment de l'arrivée sur le disque résonateur de réception 14 de la tête d'un paquet d'ondes. La fréquence d'observation peut aussi correspondre à une fréquence de résonance du disque résonateur d'émission 1 2 de sorte que toute variation de température liée à un transfert de chaleur produise un effet sur le temps de transit (de l'ordre de quelques ns/° C pour une dstance de quelques centimètres) de l'onde acoustique se propageant du disque résonateur d'émission 1 2 vers le disque résonateur de réception 14 à travers le derme 1 6 et la plaque 20.  The zero crossing is detected by means of a fast comparator activated only at the moment of arrival on the resonator receiving disk 14 of the head of a wave packet. The observation frequency may also correspond to a resonance frequency of the emission resonator disk 1 2 so that any temperature variation related to a heat transfer has an effect on the transit time (of the order of a few ns / ° C for a difference of a few centimeters) of the acoustic wave propagating from the emission resonator disk 1 2 to the reception resonator disk 14 through the dermis 1 6 and the plate 20.
Une quatrième méthode, non acoustique, consiste à prévoir au moins un capteur de température, par exemple une thermistance, dans le derme 1 6. Cette méthode dépend cependant fortement de l'emplacement du capteur par rapport à la zone de transfert de chaleur. Mais elle présente l'avantage de donner accès à une mesure thermique en temps réel c'est-à-dire avant, pendant ou après une perturbation. Elle se combine donc bien avec au moins l'une des trois méthodes précédentes. A fourth method, non-acoustic, consists in providing at least one temperature sensor, for example a thermistor, in the dermis 1 6. However, this method strongly depends on the location of the sensor relative to the heat transfer zone. But it has the advantage of giving access to a thermal measurement in real time, that is to say before, during or after a disturbance. It combines well with at least one of the three previous methods.
On notera que les quatre méthodes précitées peuvent permettre d'assurer l'asservissement de la résistance chauffante 82 lorsque celle-ci est prévue dans le système de détection et de localisation selon l'invention. En outre, en combinant les possibilités de mesurer la durée d'une perturbation, à l'aide des résultats successifs fournis par l'étape de surveillance 212, la surface de contact de cette perturbation, à l'aide de l'étape 214, et les transferts de chaleurs causés par cette perturbation, à l'aide de l'étape 222, il est possible d'en déduire une mesure de l'effusivité du matériau qui, au contact de la surface tactile 10, a provoqué cette perturbation. Cette caractéristique de la perturbation ainsi que d'autres vont maintenant être abordées au cours d'une étape de caractérisation 224 qui, à l'aide de paramètres et de règles de décisions prédéfinis dans la base de données 54, prend une décision sur le type d'une perturbation détectée, sur la base des résultats fournis par les étapes 212 à 222.  It will be noted that the four methods mentioned above can make it possible to control the heating resistor 82 when this is provided in the detection and localization system according to the invention. Furthermore, by combining the possibilities of measuring the duration of a disturbance, using the successive results provided by the monitoring step 212, the contact surface of this disturbance, using the step 214, and the heat transfers caused by this disturbance, using step 222, it is possible to deduce a measure of the effusivity of the material which, in contact with the touch surface 10, caused this disturbance. This and other disturbance characteristics will now be addressed during a characterization step 224 which, using predefined decision parameters and decision rules in the database 54, makes a decision about the type. of a detected disturbance, based on the results provided by steps 212 to 222.
Au cours de cette étape 224, un premier ensemble de règles permet de caractériser un toucher simple ou multiple à l'aide d'un doigt par exemple. Elle permet notamment de le distinguer d'une perturbation telle qu'un contact avec un vêtement lorsque l'interface tactile est la peau d'un robot humanoïde.  During this step 224, a first set of rules makes it possible to characterize a single or multiple touch using a finger, for example. In particular, it makes it possible to distinguish it from a disturbance such as contact with a garment when the tactile interface is the skin of a humanoid robot.
Ce premier ensemble de règles est par exemple le suivant :  This first set of rules is for example the following:
- si une perturbation est détectée pendant une durée D supérieure à une durée seuil minimale (D min = 50 ms par exemple) lors de l'étape de surveillance 212,  if a disturbance is detected during a duration D greater than a minimum threshold duration (D min = 50 ms for example) during the monitoring step 212,
- si cette perturbation est localisée (i, j) de façon fiable (indice PCn supérieur à 100% pendant toute la durée D), if this perturbation is located (i, j) reliably (index PC n greater than 100% during the entire duration D),
- si l'amortissement An mesuré au cours de l'étape 214 est à peu près stable et faible (quelques pourcents) pendant la durée D, if the damping Δ n measured during step 214 is about stable and low (a few percent) during the duration D,
- si la pression p estimée lors de l'étape de surveillance 212 reste supérieure à une valeur seuil p min prédéterminée pendant la durée D,  if the pressure p estimated during the monitoring step 212 remains greater than a predetermined threshold value p min during the duration D,
- si aucun bruit particulier n'est perçu en dessous de 20 kHz (étape 216) ou au dessus de 100 kHz (étape 218),  if no particular noise is perceived below 20 kHz (step 216) or above 100 kHz (step 218),
alors la perturbation P détectée est un toucher simple ou multiple (en fonction du nombre de localisations retournées par l'étape de surveillance 212). then the disturbance P detected is a single or multiple touch (depending on the number of locations returned by the monitoring step 212).
Selon ce même premier ensemble de règles, si tout est vérifié sauf la condition de p supérieure à p_min, et si éventuellement de légers bruits audibles sont perçus à l'étape 216, alors la perturbation P est un artéfact dû par exemple à un tissu (vêtement d'un robot humanoïde) en contact avec l'épiderme et induisant de légers frottements perceptibles localement. Le système peut alors prendre en compte cet artéfact pour mettre à jour la valeur du bruit résiduel en cours BR . According to this same first set of rules, if everything is checked except the condition of p greater than p_min, and if possible slight audible noises are perceived in step 216, then the disturbance P is an artefact due for example to a fabric (clothing of a humanoid robot) in contact with the epidermis and inducing slight friction perceptible locally. The system can then take this artifact into account to update the value of the current noise noise BR.
Selon ce même premier ensemble de règles, si tout est vérifié sauf la localisation de la perturbation et si la durée D de la perturbation dépasse une durée seuil maximale D max prédéterminée, alors la perturbation P est un toucher parasite de type adhésif, salissure ou autre. Le système peut alors prendre en compte ce toucher parasite pour mettre à jour la valeur du bruit résiduel en cours BR .  According to this same first set of rules, if everything is verified except the location of the disturbance and if the duration D of the disturbance exceeds a maximum threshold time D max predetermined, then the disturbance P is a parasitic touch adhesive type, dirt or other . The system can then take into account this parasitic touch to update the value of the residual noise in course BR.
Selon ce même premier ensemble de règles, si la pression p estimée lors de l'étape de surveillance 212 augmente de façon progressive pendant la durée D, la perturbation P est qualifiée de pression et peut provoquer la génération d'une réponse adaptée, anthropomorphique (retour audio, mouvement du robot porteur de la surface tactile, etc.) ou non (signal lumineux, retour vibrotactile de fréquence proportionnelle à la pression p exercée à l'aide du dispositif vibrant M, etc.). D'un point de vue mécanique, par cette augmentation de pression, on passe progressivement d'une situation où les ondes acoustiques se propagent librement dans le derme 16 à une situation où elles sont bloquées et ne passent plus dans la zone où le derme 16 est déformé par compression, ce qui est équivalent à un effet de diffraction progressif sous une impédance de charge grandissante. Un simple contact digital sous une légère pression n'engendrant pas d'écrasement du derme 16 engendre un premier niveau de perturbation courante PCn tandis qu'une pression p responsable d'un écrasement du derme 16 est caractérisée par un second niveau de perturbation courante PCn. According to this same first set of rules, if the pressure p estimated during the monitoring step 212 increases progressively during the duration D, the disturbance P is called pressure and can cause the generation of a suitable response, anthropomorphic ( audio return, movement of the robot carrying the tactile surface, etc.) or not (light signal, vibrotactile frequency feedback proportional to the pressure p exerted with the vibrating device M, etc.). From a mechanical point of view, by this pressure increase, we gradually move from a situation where the acoustic waves propagate freely in the dermis 16 to a situation where they are blocked and no longer pass into the zone where the dermis 16 is deformed by compression, which is equivalent to a gradual diffraction effect under a growing load impedance. A simple digital contact under a slight pressure not causing crushing of the dermis 16 generates a first level of current disturbance PC n whereas a pressure p responsible for a crushing of the dermis 16 is characterized by a second level of current disturbance PC n .
Selon ce même premier ensemble de règles, si la pression p dépasse une valeur seuil p_max prédéfinie comme seuil de douleur, la perturbation est qualifiée de pression agressive et peut justifier la génération d'une réponse adaptée visant à protéger le système de détection et de localisation.  According to this same first set of rules, if the pressure p exceeds a threshold value p_max predefined as the pain threshold, the disturbance is described as aggressive pressure and can justify the generation of a suitable response to protect the detection and localization system .
Selon ce même premier ensemble de règles, la caractérisation d'un toucher peut être affinée si, lors de l'apprentissage, non seulement la pression engendrant une déformation normale du derme 16, mais également l'effet d'une force tangentielle à la surface de l'épiderme 26, est caractérisé spécifiquement par sa signature acoustique. En effet, l'étape de surveillance est capable dans ce cas de retourner non seulement la localisation et la pression normale exercée par la perturbation, mais aussi des paramètres de cisaillement (sens et intensité) de cette perturbation. According to this same first set of rules, the characterization of a touch can be refined if, during learning, not only the pressure causing a normal deformation of the dermis 16, but also the effect of a tangential force on the surface of the epidermis 26, is specifically characterized by its acoustic signature. Indeed, the monitoring step is able in this case to return not only the location and the normal pressure exerted by the disturbance, but also shear parameters (direction and intensity) of this disturbance.
Le cisaillement est le fait d'une interaction tactile avec une force et une déformation oblique. La déformation du derme 16 est alors associée à un bourrelet dans le sens de la contrainte, en aval de la zone de contact et une dépression en amont de la zone de contact. La caractérisation d'un cisaillement par apprentissage est adaptée à de petites surfaces tactiles telles qu'une surface tactile équipant l'extrémité d'un doigt de robot ou un bouton tactile virtuel disposé sur une surface tactile plus grande, mais présentant localement (par exemple sur 1 cm2) une fonctionnalisation plus riche, pour par exemple permettre l'orientation d'un rétroviseur ou le déplacement d'un curseur sur un écran graphique en fonction de la direction de la contrainte de cisaillement imposée par un doigt, la vitesse de déplacement du rétroviseur ou du curseur pouvant être proportionnelle à l'intensité de la perturbation totale constatée. Shear is the result of tactile interaction with force and oblique deformation. The deformation of the dermis 16 is then associated with a bead in the direction of stress, downstream of the contact zone and a depression upstream of the contact zone. The characterization of a learning shear is adapted to small tactile surfaces such as a tactile surface equipping the end of a robot finger or a virtual touch button disposed on a larger tactile surface, but presenting locally (for example over 1 cm 2 ) a richer functionalization, for example to allow the orientation of a rear-view mirror or the displacement of a cursor on a graphic screen depending on the direction of the shear stress imposed by a finger, the speed of movement of the mirror or the slider may be proportional to the intensity of the total disturbance found.
Au cours de l'étape 224 également, un deuxième ensemble de règles permet de détecter et caractériser un contact dont la surface est étendue.  During step 224 also, a second set of rules makes it possible to detect and characterize a contact whose surface is extended.
Ce deuxième ensemble de règles est par exemple le suivant :  This second set of rules is for example the following:
- si une perturbation est détectée pendant une durée D supérieure à une durée seuil minimale (D min = 50 ms par exemple) lors de l'étape de surveillance 212,  if a disturbance is detected during a duration D greater than a minimum threshold duration (D min = 50 ms for example) during the monitoring step 212,
- si cette perturbation n'est pas localisée de façon fiable et précise, marquée par un faible indice de confiance IC,  - if this disturbance is not reliably and precisely located, marked by a low confidence index IC,
- si l'amortissement An mesuré au cours de l'étape 214 est élevé pendant la durée D, notamment supérieur à 10%, caractéristique d'une surface importante de contact et proportionnel à cette dernière, if the damping Δ n measured during step 214 is high during the duration D, in particular greater than 10%, characteristic of a large contact surface and proportional to the latter,
- si aucun bruit particulier n'est perçu en dessous de 20 kHz (étape 216) ou au dessus de 100 kHz (étape 218),  if no particular noise is perceived below 20 kHz (step 216) or above 100 kHz (step 218),
alors la perturbation P détectée est un contact surfacique (une main à plat contre l'épiderme 26 par exemple). then the disturbance P detected is a surface contact (a hand flat against the epidermis 26 for example).
Selon ce même deuxième ensemble de règles, si en outre une mesure de transfert de chaleur est effectuée avant et après la perturbation (étape 222 et selon l'une quelconque des quatre méthodes citées) et indique un transfert effectif de chaleur, alors que le derme 16 est asservi à une température donnée, le contact surfacique peut être caractérisé plus finement. En quantifiant les échanges thermiques à l'aide de valeurs seuils prédéfinies dans la base de données 54, il est ainsi possible dans un premier temps de classer le contact surfacique en plusieurs catégories, par exemple trois : According to this same second set of rules, if furthermore a heat transfer measurement is carried out before and after the disturbance (step 222 and according to any one of the four methods mentioned) and indicates an effective transfer of heat, while the dermis 16 is controlled at a given temperature, the surface contact can be characterized more finely. By quantifying the heat exchanges using predefined threshold values in the database 54, it is thus possible in a first step to classify the surface contact in several categories, for example three:
- contact surfacique « froid », si une baisse de température est mesurée à l'aide de l'une des quatre méthodes proposées au delà d'un premier seuil, - contact surfacique « chaud », si une hausse de température est mesurée à l'aide de l'une des quatre méthodes proposées au delà d'un second seuil, - "cold" surface contact, if a temperature drop is measured using one of the four methods proposed above a first threshold, - "hot" surface contact, if a temperature rise is measured at using one of the four methods proposed beyond a second threshold,
- contact surfacique « neutre », si une variation de température est mesurée à l'aide de l'une des quatre méthodes proposées entre les premier et second seuils. - "neutral" surface contact, if a variation in temperature is measured using one of the four methods proposed between the first and second thresholds.
Des seuils de douleur en fonction d'une sensibilité au chaud et au froid peuvent être définis, avec déclenchement éventuel d'une réaction anthropomorphique ou non.  Thresholds of pain as a function of sensitivity to hot and cold can be defined, with possible triggering of an anthropomorphic reaction or not.
Dans un deuxième temps, en normalisant le décalage thermique mesuré par la durée D de la perturbation et sa surface (étape 214), il devient en outre possible de classer le contact surfacique en plusieurs autres catégories, par exemple trois :  In a second step, by normalizing the thermal offset measured by the duration D of the perturbation and its surface (step 214), it is furthermore possible to classify the surface contact into several other categories, for example three:
- contact surfacique avec un matériau à forte effusivité tel que le métal, si le décalage normalisé est supérieur en valeur absolue à un premier seuil élevé prédéterminé,  - surface contact with a high effusivity material such as metal, if the normalized offset is greater in absolute value than a first predetermined high threshold,
- contact surfacique avec un matériau à faible effusivité tel que le liège ou les mousses de polystyrène, si le décalage normalisé est inférieur en valeur absolue à un second seuil faible prédéterminé, et  - surface contact with a low effusivity material such as cork or polystyrene foams, if the normalized offset is smaller in absolute value than a second predetermined low threshold, and
- contact surfacique avec un matériau à effusivité moyenne, si le décalage normalisé est compris en valeur absolue entre les deux seuils prédéterminés.  - surface contact with a material with medium effusivity, if the normalized offset is included in absolute value between the two predetermined thresholds.
Un étalonnage préalable peut permettre, en fonction de l'effusivité propre de la surface tactile 10, de corréler les catégories « forte effusivité », « effusivité moyenne » et « faible effusivité » à des matériaux de référence, tels que le métal pour la catégorie « forte effusivité », le polyméthacrylate de méthyle ou le bois pour la catégorie « effusivité moyenne » et le liège ou les mousses de polystyrène pour la catégorie « faible effusivité ».  A prior calibration may allow, depending on the effusivity of the tactile surface 10, to correlate the categories "high effusiveness", "average effusivity" and "low effusiveness" to reference materials, such as metal for the category "High effusivity" means polymethyl methacrylate or wood for the category "medium effusivity" and cork or polystyrene foams for the category "low effusivity".
Selon ce même deuxième ensemble de règles, si la durée D du contact surfacique est inférieure à une autre durée seuil prédéterminée, par exemple 500 ms, alors la perturbation est qualifiée d'impulsion.  According to this same second set of rules, if the duration D of the surface contact is less than another predetermined threshold duration, for example 500 ms, then the disturbance is qualified as a pulse.
Selon ce même deuxième ensemble de règles, si l'amortissement An mesuré au cours de l'étape 214 est non seulement élevé pendant la durée D, notamment supérieur à 10%, mais en outre en augmentation progressive jusqu'à dépasser un second seuil d'amortissement tel que 30%, alors la perturbation est qualifiée de poussée. According to this same second set of rules, if the damping A n measured during the step 214 is not only high during the duration D, in particular greater than 10%, but gradually increasing to exceed a second threshold of damping such as 30%, then the disturbance is called thrust.
Selon ce même deuxième ensemble de règles, si toutes les conditions sont vérifiées sauf la dernière, c'est-à-dire si un bruit audible est perçu en dessous de 20 kHz (étape 216), et si ce bruit est spécifique à la texture choisie de l'épiderme 26, alors la perturbation est qualifiée de caresse. La spécificité du bruit audible peut être caractérisée à l'aide par exemple d'un barycentre fréquentiel ou de la norme d'un vecteur à plusieurs composantes fréquentielles sur une gamme de fréquences choisie entre 100 Hz et 20 kHz. Si en outre un déplacement de la perturbation est détecté (localisation variable et suivant un trajet selon une certaine direction), selon la vitesse du déplacement et l'intensité du bruit audible, la caresse peut être précisée en caresse légère (mouvement lent, bruit audible faible), rapide (mouvement rapide, bruit audible à composantes fréquentielles plus élevées, notamment supérieures à 5 kHz), ou très rapide et qualifiée de balayage (mouvement très rapide, bruit audible à composantes fréquentielles plus élevées, notamment supérieures à 5 kHz et fréquence acoustiques perçues au delà de 100 kHz pendant au moins 50 ms).  According to this same second set of rules, if all the conditions are satisfied except the last, that is to say if an audible noise is perceived below 20 kHz (step 216), and if this noise is specific to the texture selected from the epidermis 26, then the disturbance is called caress. The specificity of the audible noise can be characterized using, for example, a frequency barycentre or the standard of a vector with several frequency components over a frequency range chosen between 100 Hz and 20 kHz. If furthermore a displacement of the disturbance is detected (variable location and following a path in a certain direction), according to the speed of the displacement and the intensity of the audible noise, the caress can be specified in light caress (slow motion, audible noise low), fast (fast motion, audible noise with higher frequency components, especially greater than 5 kHz), or very fast and qualified as scanning (very fast movement, audible noise with higher frequency components, especially greater than 5 kHz and frequency acoustics perceived beyond 100 kHz for at least 50 ms).
Au cours de l'étape 224 également, un troisième ensemble de règles permet de détecter et caractériser une perturbation de type grattage.  During step 224 also, a third set of rules makes it possible to detect and characterize a scratch-type disturbance.
Ce troisième ensemble de règles est par exemple le suivant :  This third set of rules is for example the following:
- si la perturbation n'est pas détectée de façon suffisamment précise pour être qualifiée de toucher ou de contact surfacique,  if the disturbance is not detected in a sufficiently precise manner to be qualified as touching or surface contact,
- si un bruit audible est perçu en dessous de 20 kHz (étape 216), et si ce bruit est spécifique à la texture choisie de l'épiderme 26,  if an audible noise is perceived below 20 kHz (step 216), and if this noise is specific to the chosen texture of the epidermis 26,
alors la perturbation P détectée est un grattage. then the disturbance P detected is scratching.
L'estimation du barycentre fréquentiel entre 100 Hz et 5 kHz permet en outre de distinguer un grattage d'une simple vibration de l'environnement dans lequel se trouve le système de détection et de localisation ou de caractériser l'environnement dans lequel se produit le grattage détecté.  The estimate of the frequency barycentre between 100 Hz and 5 kHz also makes it possible to distinguish a scratching from a simple vibration of the environment in which the detection and localization system is located or to characterize the environment in which the scraping detected.
Au cours de l'étape 224 également, un quatrième ensemble de règles permet de détecter et caractériser une perturbation de type impact/craquement.  During step 224 also, a fourth set of rules makes it possible to detect and characterize an impact / cracking perturbation.
Ce quatrième ensemble de règles est par exemple le suivant :  This fourth set of rules is for example the following:
- si une perturbation est détectée pendant une durée D inférieure à la durée seuil minimale D min = 50 ms lors de l'étape de surveillance 212, - si cette perturbation n'est pas localisée (i, j) de façon fiable (indice PCn restant proche de 100%), if a disturbance is detected during a duration D less than the minimum threshold duration D min = 50 ms during the monitoring step 212, if this disturbance is not localized (i, j) reliably (index PC n remaining close to 100%),
- si l'amortissement An mesuré au cours de l'étape 214 est faible pendant la durée D, if damping Δ n measured during step 214 is low during duration D,
- si des fréquences acoustiques sont perçues en dessous de 20 kHz (étape - if acoustic frequencies are perceived below 20 kHz (step
216) et au dessus de 100 kHz (étape 218), 216) and above 100 kHz (step 218),
- si l'étape d'acquisition asynchrone 220 est déclenchée et que des fréquences acoustiques audibles sont perçues en dessous de 20 kHz, alors la perturbation P détectée est un impact avec un petit objet dur.  if the asynchronous acquisition step 220 is triggered and audible acoustic frequencies are perceived below 20 kHz, then the disturbance P detected is an impact with a small hard object.
L'impact peut être caractérisé de façon encore plus précise en étudiant la valeur du barycentre fréquentiel estimé dans une gamme choisie dans les fréquences audibles. L'impact est d'autant plus sec et associé à un petit objet que le barycentre fréquentiel est décalé vers les hautes fréquences, tout en restant dans les fréquences audibles.  The impact can be characterized even more precisely by studying the value of the estimated frequency barycentre in a range chosen in the audible frequencies. The impact is even more dry and associated with a small object that the frequency barycentre is shifted to high frequencies, while remaining in the audible frequencies.
Selon ce même quatrième ensemble de règles, si l'étape d'acquisition asynchrone 220 est déclenchée et qu'aucune fréquence audible n'est perçue en dessous de 20 kHz, alors la perturbation est due à des problèmes électriques engendrant un bruit électromagnétique. Si ce bruit perdure, le système de détection et localisation de perturbations peut désactiver temporairement la réception et le traitement des fréquences extérieures à la bande d'émission 20 kHz - 100 kHz.  According to this same fourth set of rules, if the asynchronous acquisition step 220 is triggered and no audible frequency is perceived below 20 kHz, then the disturbance is due to electrical problems generating electromagnetic noise. If this noise persists, the Disturbance Detection and Localization System may temporarily disable the reception and processing of frequencies outside the 20 kHz - 100 kHz transmit band.
Selon ce même quatrième ensemble de règles, si toutes les conditions sont vérifiées à l'exception du déclenchement de l'étape d'acquisition asynchrone 220 et si la durée D est proche ou dépasse d'au plus 100 ms la durée seuil minimale D min, alors la perturbation est une tape. Il s'agit plus précisément d'une tape sèche, compatible avec une localisation tactile si des fréquences acoustiques entre 10 kHz et 20 kHz sont engendrées au dessus d'une certain seuil pendant au plus 100 ms, ou d'une tape grasse, difficilement localisable si des fréquences acoustiques entre 500 Hz et 10 kHz sont engendrées au dessus d'une certain seuil pendant au plus 150 ms.  According to this same fourth set of rules, if all the conditions are satisfied except for the initiation of the asynchronous acquisition step 220 and if the duration D is close to or exceeds by not more than 100 ms the minimum threshold duration D min , then the disturbance is a tape. It is more precisely a dry tap, compatible with a tactile localization if acoustic frequencies between 10 kHz and 20 kHz are generated above a certain threshold for at most 100 ms, or a fat tap, with difficulty localizable if acoustic frequencies between 500 Hz and 10 kHz are generated above a certain threshold for not more than 150 ms.
La détection de tapes peut être associée à un compteur de tapes si de telle perturbations se reproduisent plusieurs fois dans un laps de temps prédéterminé, mais restent bien séparables entre elles (au contraire d'un grattage).  The detection of tapes can be associated with a counter of steps if such disturbances are repeated several times in a predetermined period of time, but remain separable from each other (unlike a scraping).
Au cours de l'étape 224 également, un cinquième ensemble de règles permet de détecter et caractériser une perturbation de type vibrations. Ce cinquième ensemble de règles est par exemple à une seule règle : si un certain nombre de fréquences prédéterminées en dessous de 500 Hz dépassent un certain seuil, alors des vibrations sont détectées. During step 224 also, a fifth set of rules makes it possible to detect and characterize a vibration-type disturbance. This fifth set of rules is for example a single rule: if a number of predetermined frequencies below 500 Hz exceed a certain threshold, then vibrations are detected.
Enfin, une confusion tactile ou démangeaison peut être détectée si une perturbation est détectée, non reconnue par les ensembles de règles précédents, et qu'elle perdure au delà d'une durée prédéfinie. Cela déclenche par exemple un signal d'alerte ainsi éventuellement que l'activation d'un retour vibrotactile à l'aide du dispositif vibrant M pour essayer d'uniformiser l'épaisseur du derme 16. Si la perturbation persiste, une assistance peut être rendue nécessaire et la perturbation est alors reconnue en tant qu'agression tactile.  Finally, a tactile or itchy confusion can be detected if a disturbance is detected, unrecognized by the preceding sets of rules, and that it persists beyond a predefined duration. This triggers for example a warning signal and possibly the activation of a vibrotactile return using the vibrating device M to try to standardize the thickness of the dermis 16. If the disturbance persists, assistance can be rendered necessary and the disturbance is then recognized as tactile aggression.
II apparaît clairement que le système de détection et de localisation précédemment décrit permet, notamment grâce aux étapes de surveillance 212, d'estimation d'amortissement et donc de surface de contact 214, de traitement des basses fréquences acoustiques 216, de traitement des hautes fréquences acoustiques 218, d'acquisition asynchrone 220 éventuellement déclenchée par l'étape 218 et de mesure de transferts de chaleur 222, de détecter, localiser et caractériser finement un grand nombre de perturbations de types très divers. Comme cela a été vu, il est ainsi possible de discriminer des touchers simples ou multiples avec ou sans cisaillement, des pressions douloureuses ou pas, des contacts surfaciques, des caresses, des grattages, des impacts, des tapes sèches ou grasses, des touchers parasites et de les intégrer pour pouvoir détecter d'autres perturbations, des perturbations dues à la présence d'un vêtement et de les intégrer pour pouvoir détecter d'autres perturbations, des vibrations, des secousses mécaniques, des perturbations électriques, des contacts chauds ou froids, avec des matériaux à faible, moyenne ou forte effusivité, etc.  It is clear that the detection and localization system previously described allows, especially thanks to the monitoring steps 212, damping estimation and therefore contact surface 214, treatment of low acoustic frequencies 216, high frequency processing acoustic 218, asynchronous acquisition 220 possibly triggered by the step 218 and heat transfer measurement 222, to detect, locate and finely characterize a large number of disturbances of very different types. As has been seen, it is thus possible to discriminate single or multiple touches with or without shear, painful or not pressure, surface contact, stroking, scraping, impacts, dry or greasy tapes, stray touches and to integrate them to be able to detect other perturbations, disturbances due to the presence of a garment and to integrate them to be able to detect other disturbances, vibrations, mechanical shaking, electrical disturbances, hot or cold contacts , with low, medium or high effusiveness materials, etc.
On notera cependant que, bien qu'un exemple particulier de fonctionnement de l'étape de surveillance 212 ait été détaillé en relation avec un fonctionnement particulier du procédé d'apprentissage tel qu'illustré sur la figure 15, l'invention pourrait être mise en œuvre avec un autre procédé de détection et de localisation par surveillance acoustique, associé à un autre procédé d'apprentissage correspondant et à d'autres moyens d'émission/réception d'ondes acoustiques de volume, comme par exemple l'un des procédés décrits dans les brevets ou demandes de brevets publiés sous les numéros FR 2 916 545, FR 2 948 471 et FR 2 948 787.  Note, however, that although a particular example of operation of the monitoring step 212 has been detailed in connection with a particular operation of the learning method as illustrated in FIG. 15, the invention could be implemented. another method of detection and localization by acoustic monitoring, associated with another corresponding learning method and with other means for transmitting / receiving acoustic waves of volume, such as for example one of the described methods. in the patents or patent applications published under the numbers FR 2 916 545, FR 2 948 471 and FR 2 948 787.
De même, la méthode de caractérisation des perturbations mise en œuvre à l'étape 224, l'utilisation d'un épiderme texturé, la présence d'au moins un dispositif vibrant pour un retour vibrotactile, les étapes 216 et 218/220 de traitement des fréquences acoustiques autres que celles émises par le système, la méthode de mesure de transfert de chaleur, voire de mesure d'effusivité (en présence d'une résistance chauffante), mise en œuvre à l'étape 222, sont indépendantes de l'invention dans le sens où, bien qu'elles lui apportent un perfectionnement avantageux, elles pourraient être mises en œuvre dans un système de détection et de localisation tel que l'un de ceux décrits dans les brevets ou demandes de brevets publiés sous les numéros FR 2 916 545, FR 2 948 471 et FR 2 948 787, ne prévoyant pas de derme élastique d'épaisseur localement déformable par une perturbation. Similarly, the method of disturbance characterization implemented in step 224, the use of a textured epidermis, the presence of at least one vibrating device for a vibrotactile return, the treatment steps 216 and 218/220 of the acoustic frequencies other than those emitted by the system, the method of measuring heat transfer, or even measurement of effusiveness (in the presence of a heating resistor), implemented in step 222, are independent of the invention in the sense that, although they provide him with an advantageous improvement, they could be implemented in a detection and localization system such as one of those described in the patents or patent applications published under the numbers FR 2 916 545, FR 2 948 471 and FR 2 948 787, not providing an elastic dermis thickness locally deformable by a disturbance.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le système de détection et de localisation d'une perturbation P illustré schématiquement en coupe sur la figure 18 diffère de celui de la figure 1 en ce que le milieu 10' de propagation d'ondes acoustiques de volume comporte principalement un support 20', par exemple une coque rigide en matière plastique, présentant localement un évidement dans lequel est inséré un derme élastique 16' présentant les mêmes caractéristiques en termes de matériau utilisé que le derme 16 (par exemple une résine ou un gel de silicone), mais de dimensions très réduites. Les dimensions de l'évidemment, c'est-à-dire celles de la surface occupée par le derme 16' sont de l'ordre de quelques centimètres au plus, soit une surface occupée par le derme de quelques centimètres carrés au plus. Dans ce cas, le derme 16' remplit une fonction de bouton mécanique qui peut, grâce au procédé de détection décrit précédemment, être sensible à la pression d'un toucher et aux forces de cisaillement exercées.  According to another embodiment of the invention, the system for detecting and locating a disturbance P illustrated schematically in section in FIG. 18 differs from that of FIG. 1 in that the wave propagation medium 10 ' acoustic volume comprises mainly a support 20 ', for example a rigid plastic shell, having locally a recess in which is inserted an elastic dermis 16' having the same characteristics in terms of the material used as the dermis 16 (for example a resin or a silicone gel), but of very small dimensions. The dimensions of the obvious, that is to say those of the surface occupied by the dermis 16 'are of the order of a few centimeters at most, an area occupied by the dermis of a few square centimeters at most. In this case, the dermis 16 'fulfills a mechanical button function which can, thanks to the detection method described above, be sensitive to the pressure of a touch and the shear forces exerted.
Pour protéger le derme 16' d'un contact direct susceptible de l'endommager, l'épiderme 26 peut être remplacé par un capot 26' de dimensions latérales inférieures à celles de l'évidemment pour son insertion dans ce dernier et une immersion partielle dans le derme 16'. Le capot 26' est par exemple en matière plastique ou métallique. Il présente un fond dont la bordure s'étend en cylindre vers l'intérieur de l'évidemment. L'extrémité libre de la bordure cylindrique est munie d'une collerette. La collerette s'étend vers l'extérieur du cylindre comme illustré sur la figure 18, mais pourrait aussi s'étendre vers l'intérieur du cylindre. La collerette et une partie inférieure de la bordure cylindrique du capot 26' sont immergées dans le derme 16', tandis que le fond du capot fait saillie à la surface du derme 16' et du support 20'. L'intérieur du capot 26' est par ailleurs rempli par le derme 16'. C'est donc la combinaison du derme 16' et de son capot 26' qui forme un bouton sensible aux pressions et aux cisaillements et dont les fonctions peuvent alors être multiples, le capot 26' constituant une carapace flottante sur le derme 16'. To protect the dermis 16 'from a direct contact that may damage it, the epidermis 26 may be replaced by a hood 26' of smaller lateral dimensions than those of the obvious for its insertion into the latter and a partial immersion in the dermis 16 '. The cover 26 'is for example of plastic or metal. It presents a bottom whose border extends in cylinder towards the interior of the obviously. The free end of the cylindrical rim is provided with a flange. The flange extends outwardly of the cylinder as shown in Figure 18, but could also extend into the cylinder. The flange and a lower part of the cylindrical edge of the cap 26 'are immersed in the dermis 16', while the bottom of the cap projects from the surface of the dermis 16 'and the support 20'. The inside of the hood 26 'is also filled by the dermis 16'. It is therefore the combination of the dermis 16 'and its hood 26' which forms a sensitive button to pressures and shears and whose functions can then be multiple, the cover 26 'constituting a floating shell on the dermis 16'.
Selon différents modes de réalisation possible, le capot 26' peut présenter un fond plat ou bombé, éventuellement lui-même déformable à la pression, par exemple selon une loi course-effort à pente localement négative de type monostable. Dans tous les cas, une pression d'un utilisateur sur le capot 26' déforme le derme 16' en épaisseur, ce qui perturbe la propagation des ondes de pression 30 dans le milieu de propagation 10' et plus précisément dans le derme 16'. Par application du procédé précédemment détaillé, le bouton actionné est localisé et le type d'actionnement (durée, pression, cisaillement, etc.) est reconnu.  According to various possible embodiments, the cover 26 'may have a flat or curved bottom, which may itself be deformable under pressure, for example according to a race-stress law with a locally negative slope of the monostable type. In all cases, a pressure of a user on the hood 26 'deforms the dermis 16' in thickness, which disrupts the propagation of the pressure waves 30 in the propagation medium 10 'and more precisely in the dermis 16'. By applying the previously detailed method, the actuated button is located and the type of operation (time, pressure, shear, etc.) is recognized.
L'intérêt d'un tel bouton à capot flottant localement disposé dans le support 20' est de normaliser et rendre universel, c'est-à-dire compréhensible par un grand nombre d'utilisateurs, l'actionnement d'une zone particulière du milieu de propagation du système de détection et de localisation selon l'invention. On comprendra aussi que l'intérêt d'un tel bouton à capot flottant est de pouvoir rendre robustes certaines zones régulièrement sollicitées, tout en conservant une perception tactile sur le reste du milieu de propagation 10'.  The advantage of such a locally floating cap button disposed in the support 20 'is to standardize and make universal, that is to say comprehensible by a large number of users, the actuation of a particular zone of the propagation medium of the detection and localization system according to the invention. It will also be understood that the advantage of such a floating bonnet button is to be able to make certain regularly stressed areas robust, while maintaining a tactile perception on the rest of the propagation medium 10 '.
Mais d'une façon plus générale, selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le derme élastique 16 ou 16' peut être localisé, avec ou sans capot ou épiderme, pour simplement fonctionnaliser certaines zones particulières du milieu de propagation du système de détection et de localisation, sachant que l'électronique d'émission, réception et traitement des signaux reçus peut être déportée sans difficulté dans une autre zone du système. Différentes applications de fonctionnalisations de zones comportent par exemple l'extrémité d'un doigt d'un robot humanoïde, la calotte de sa tête, des éléments de protection de son corps, certaines zones de coques de jouets, etc. C'est d'ailleurs dans ce contexte que la présence éventuelle d'une résistance chauffante 82 intégrée dans le derme 16 ou 16' est la plus pertinente, c'est-à-dire sur une surface réduite et éventuellement pendant un temps limité, lorsque la zone fonctionnalisée est activée selon certaines circonstances prédéfinies. On limite ainsi la consommation engendrée par une telle résistance.  But more generally, according to a particular embodiment of the invention, the elastic dermal 16 or 16 'can be located, with or without a hood or epidermis, to simply functionalize certain particular areas of the propagation medium of the system. detection and localization, knowing that the electronic transmission, reception and processing of the received signals can be easily transferred to another area of the system. Different applications of zone functionalization comprise, for example, the end of a finger of a humanoid robot, the cap of its head, protective elements of its body, certain zones of toy hulls, etc. It is also in this context that the possible presence of a heating resistor 82 integrated in the dermis 16 or 16 'is the most relevant, that is to say on a reduced surface and possibly for a limited time, when the functionalized zone is activated according to certain predefined circumstances. This limits the consumption generated by such resistance.
Les applications d'un système de détection et de localisation de perturbations tel que celui décrit précédemment sont multiples. Elles comportent les interfaces tactiles pour l'industrie automobile (lève vitres, dispositif d'orientation de rétroviseurs, boutons d'autoradio, de climatisation, d'accès au capot, etc.), la conception de peaux (derme et épiderme) artificielles pour robots humanoïdes sensibles aux différents types de contacts y compris à travers des vêtements, les claviers ergonomiques à touches flexibles, les souris informatiques, les jouets, les capteurs de force, les capteurs d'émotions par perception d'échanges de chaleur avec une coque enserrée dans la paume d'une main de robot, etc. The applications of a disturbance detection and localization system such as that described above are numerous. They include tactile interfaces for the automotive industry (window lifts, mirrors orientation device, radio buttons, air conditioning, hood access, etc.), skin design artificial dermis and epidermis for humanoid robots sensitive to different types of contacts including through clothing, ergonomic keyboards with flexible keys, computer mice, toys, force sensors, perceptual emotion sensors heat exchange with a shell clasped in the palm of a robot hand, etc.
On notera par ailleurs que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci- dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.  Note also that the invention is not limited to the embodiments described above. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made to the embodiments described above, in the light of the teaching just disclosed.
En particulier, les répartitions spatiales différentes d'une onde à l'autre dans le procédé d'émission d'ondes acoustiques précédemment décrit pourraient être des répartitions spatiales de phase, à la place ou en complément des répartitions spatiales d'amplitude. En particulier, les différents types de signaux de commande décrits précédemment (changement de la contribution des deux sources et changement du déphasage entre les deux sources) entraînent des répartitions spatiales de phase différentes d'une onde à l'autre.  In particular, the different spatial distributions from one wave to another in the previously described acoustic wave emission method could be phase spatial distributions, instead of or in addition to spatial amplitude distributions. In particular, the different types of control signals described above (change in the contribution of the two sources and change in the phase shift between the two sources) result in different phase spatial distributions from one wave to another.
En outre, les signaux de commande pourraient ne pas être monochromatiques, mais avoir au contraire un spectre étendu. Ainsi, les ondes acoustiques émises (dans un solide ou dans l'air, suivant le mode de réalisation) auraient elles aussi un spectre étendu. Dans ce cas, le dispositif d'émission serait conçu pour que les spectres des ondes acoustiques présentent, chacune à au moins une certaine fréquence, des répartitions spatiales respective d'amplitude ou de phase différentes les unes des autres. Par exemple, les répartitions spatiales changent pour toutes les fréquences, d'une onde acoustique à l'autre.  In addition, the control signals might not be monochromatic, but instead have an extended spectrum. Thus, acoustic waves emitted (in a solid or in the air, according to the embodiment) would also have an extended spectrum. In this case, the transmission device would be designed so that the spectra of the acoustic waves have, each at at least a certain frequency, respective spatial distributions of amplitude or of phase different from each other. For example, spatial distributions change for all frequencies, from one acoustic wave to another.
Dans les revendications qui suivent, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant les revendications aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents que les revendications visent à couvrir du fait de leur formulation et dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en œuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.  In the following claims, the terms used are not to be construed as limiting the claims to the embodiments set forth in this specification, but should be interpreted to include all the equivalents that the claims are intended to cover because of their formulation and whose prediction is within the reach of those skilled in the art by applying his general knowledge to the implementation of the teaching that has just been disclosed to him.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Système de détection et de localisation d'une perturbation (P) d'un milieu, comportant : 1. A system for detecting and locating a disturbance (P) of a medium, comprising:
- un milieu (10) de propagation d'ondes acoustiques de volume (30, a medium (10) for propagation of acoustic waves of volume (30,
32), 32)
des moyens (12) d'émission d'ondes acoustiques de volume dans le milieu,  means (12) for emitting acoustic waves of volume in the medium,
des moyens (14) de réception des ondes acoustiques de volume après leur propagation dans le milieu, conçus pour fournir un signal de réception (R) à partir des ondes acoustiques reçues, et des moyens (50, 60) de détection et de localisation de la perturbation (P) dans le milieu (10) à partir du signal de réception (R),  means (14) for receiving acoustic waves of volume after their propagation in the medium, designed to provide a reception signal (R) from the acoustic waves received, and means (50, 60) for detecting and locating the disturbance (P) in the medium (10) from the reception signal (R),
caractérisé en ce que le milieu (10) comporte une couche (16 ; 16'), dite derme, de matériau élastique d'épaisseur localement déformable par la perturbation (P). characterized in that the medium (10) comprises a layer (16; 16 '), called the dermis, of elastic material of locally deformable thickness by the perturbation (P).
2. Système de détection et de localisation d'une perturbation (P) d'un milieu selon la revendication 1 , dans lequel le module de Young caractéristique de l'élasticité du derme (16 ; 16') est compris entre 0,1 et 10 Mpa.  2. A system for detecting and locating a disturbance (P) of a medium according to claim 1, in which the Young's modulus characteristic of the elasticity of the dermis (16; 16 ') is between 0.1 and 10 Mpa.
3. Système de détection et de localisation d'une perturbation (P) d'un milieu selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le derme (16 ; 16') est constitué d'un polymère, de gel ou de résine de silicone et présente une épaisseur au repos comprise entre 0,5 et 5 mm, de préférence 2 mm.  3. A system for detecting and locating a disturbance (P) of a medium according to claim 1 or 2, in which the dermis (16; 16 ') consists of a polymer, gel or silicone resin. and has a rest thickness of between 0.5 and 5 mm, preferably 2 mm.
4. Système de détection et de localisation d'une perturbation (P) d'un milieu selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les ondes acoustiques de volume (30, 32) émises dans le milieu (10) comportent des ondes de pression (30) se propageant dans le derme (16 ; 16').  4. A system for detecting and locating a disturbance (P) of a medium according to any one of claims 1 to 3, wherein the volume acoustic waves (30, 32) emitted in the medium (10) comprise pressure waves (30) propagating in the dermis (16; 16 ').
5. Système de détection et de localisation d'une perturbation (P) d'un milieu selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le milieu (10) comporte une couche supplémentaire (26), dite épiderme, tendue contre la surface externe (18) du derme (16) et de texture telle qu'un contact avec frottement sur cet épiderme engendre un spectre de vibrations acoustiques dans des fréquences audibles détectables par les moyens (14) de réception d'ondes acoustiques de volumes.  5. A system for detecting and locating a disturbance (P) of a medium according to any one of claims 1 to 4, wherein the medium (10) comprises an additional layer (26), called epidermis, stretched against the outer surface (18) of the dermis (16) and texture such that frictional contact on this epidermis generates a spectrum of acoustic vibrations in audible frequencies detectable by the means (14) for receiving acoustic waves of volumes.
6. Système de détection et de localisation d'une perturbation (P) d'un milieu selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la couche de derme (16') est disposée dans un évidemment d'un support rigide (20') du système et protégée par un capot (26'), par exemple en matière plastique ou métallique, de dimensions latérales inférieures à celles de l'évidemment pour son insertion dans ce dernier et son immersion partielle dans le derme (16'). 6. System for detecting and locating a disturbance (P) of a medium according to any one of Claims 1 to 4, in which the dermis layer (16 ') is disposed in a recess of a rigid support. (20 ') of the system and protected by a cover (26 '), for example plastic or metal, of lateral dimensions smaller than those of the obvious for its insertion into the latter and its partial immersion in the dermis (16').
7. Système de détection et de localisation d'une perturbation (P) d'un milieu selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comportant un dispositif vibrant (M) noyé dans le derme (16) pour un retour vibrotactile commandé selon des vibrations mécaniques de fréquence inférieure à 500 Hz dans le derme, de préférence même inférieure à 200 Hz.  7. A system for detecting and locating a disturbance (P) of a medium according to any one of claims 1 to 6, comprising a vibrating device (M) embedded in the dermis (16) for controlled vibrotactile reaction according to mechanical vibrations with a frequency of less than 500 Hz in the dermis, preferably even less than 200 Hz.
8. Système de détection et de localisation d'une perturbation (P) d'un milieu selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel :  8. A system for detecting and locating a disturbance (P) of a medium according to any one of claims 1 to 7, wherein:
les moyens (12) d'émission d'ondes acoustiques de volume comportent au moins un disque résonateur d'émission dans une gamme de fréquences d'émission prédéterminée, extérieure à la gamme des fréquences audibles de 50 Hz à 15 kHz, et - les moyens (14) de réception d'ondes acoustiques de volume comportent au moins un disque résonateur de réception dans une gamme de fréquences incluant au moins la gamme de fréquences d'émission prédéterminée et la gamme des fréquences audibles. the volume acoustic wave emission means (12) comprise at least one emission resonator disk in a predetermined transmission frequency range, outside the audible frequency range of 50 Hz to 15 kHz, and volume acoustic wave receiving means (14) comprise at least one receiving resonator disk in a frequency range including at least the predetermined transmission frequency range and the audible frequency range.
9. Système de détection et de localisation d'une perturbation (P) d'un milieu selon la revendications 8, dans lequel la gamme de fréquences d'émission prédéterminée est incluse dans la gamme 20kHz - 100 kHz. A system for detecting and locating a disturbance (P) of a medium according to claim 8, wherein the predetermined transmission frequency range is included in the range 20kHz - 100kHz.
10. Système de détection et de localisation d'une perturbation (P) d'un milieu selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, comportant des moyens (50, 60) d'estimation d'une durée de perturbation détectée (P) et des moyens (50, 60) de mesure d'un transfert de chaleur depuis ou vers le milieu de propagation (10) pendant cette durée de perturbation.  10. A system for detecting and locating a disturbance (P) of a medium according to any one of claims 1 to 9, comprising means (50, 60) for estimating a detected disturbance duration (P). ) and means (50, 60) for measuring a heat transfer from or to the propagation medium (10) during this disturbance period.
1 1 . Système de détection et de localisation d'une perturbation (P) d'un milieu selon la revendication 10, comportant en outre des moyens (82) d'asservissement de la température d'au moins une partie du milieu de propagation (10) à au moins une température d'asservissement prédéterminée et des moyens (50, 60) d'estimation de l'effusivité d'un objet perturbateur à partir de cette température d'asservissement et de la mesure de transfert de chaleur.  1 1. A system for detecting and locating a disturbance (P) of a medium according to claim 10, further comprising means (82) for controlling the temperature of at least a portion of the propagation medium (10) to at least one predetermined servocontrol temperature and means (50, 60) for estimating the effusivity of a disturbing object from this servocontrol temperature and the heat transfer measurement.
12. Système de détection et de localisation d'une perturbation (P) d'un milieu selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1 , comportant des moyens de mesure d'un amortissement, dû à la présence d'une perturbation (P), des ondes acoustiques de volume (30, 32) se propageant dans le milieu (10) et des moyens (50, 60) d'estimation de la surface de contact de cette perturbation (P) à partir de la mesure d'amortissement. 12. A system for detecting and locating a disturbance (P) of a medium according to any one of claims 1 to 1 1, comprising means for measuring a damping, due to the presence of a disturbance ( P), waves acoustical volume (30, 32) propagating in the medium (10) and means (50, 60) for estimating the contact surface of this disturbance (P) from the damping measurement.
13. Système de détection et de localisation d'une perturbation (P) d'un milieu selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel :  13. A system for detecting and locating a disturbance (P) of a medium according to any one of claims 1 to 9, wherein:
les moyens d'émission (12) sont des moyens d'émission d'ondes acoustiques successives dans le milieu (10),  the emission means (12) are means for transmitting successive acoustic waves in the medium (10),
les moyens de réception (14) sont des moyens de réception des ondes acoustiques successives après leur propagation dans le milieu (10), et  the reception means (14) are means for receiving successive acoustic waves after their propagation in the medium (10), and
les moyens d'émission (12) sont conçus pour que, le spectre d'amplitude et/ou de phase de chaque onde acoustique présentant, à au moins une certaine fréquence, une amplitude, respectivement une phase, variant dans le milieu (10) suivant une certaine répartition spatiale d'amplitude, respectivement de phase, ces répartitions spatiales d'amplitude, respectivement de phase, des ondes acoustiques successives soient différentes entre elles.  the transmitting means (12) are designed so that the amplitude and / or phase spectrum of each acoustic wave having, at at least a certain frequency, an amplitude, respectively a phase, varying in the medium (10) following a certain spatial distribution of amplitude, respectively of phase, these spatial distributions of amplitude, respectively of phase, successive acoustic waves are different from each other.
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