Les robots peuvent-ils ressentir la douleur ? Une peau développée pour les rapprocher du toucher humain.

Une peau robotique révolutionnaire rapproche les machines du toucher humain, car elle peut détecter la pression, la température, la douleur et même distinguer plusieurs points de contact à la fois.

Fabriquée à partir d'un matériau en gel flexible et économique, cette peau transforme toute la surface d'une main robotique en un capteur sensible et intelligent , contrairement aux peaux robotiques traditionnelles, qui reposent sur une combinaison de différents capteurs.

De plus, il peut être ajouté aux mains robotiques comme un gant, permettant aux robots de détecter des informations sur leur environnement de manière similaire aux humains, rapporte Cambridge.

Des chercheurs de l' Université de Cambridge et de l'University College London (UCL) ont développé cette peau flexible et conductrice, facile à fabriquer et pouvant être moulée selon une grande variété de formes complexes. Cette technologie détecte et traite divers signaux physiques, permettant aux robots d'interagir avec le monde physique de manière plus pertinente.

Contrairement à d'autres solutions tactiles robotisées, qui fonctionnent généralement à l'aide de capteurs intégrés dans de petites zones et nécessitent différents capteurs pour détecter différents types de toucher, la peau électronique développée par les chercheurs de Cambridge et de l'UCL est entièrement un capteur , ce qui la rapproche de notre propre système sensoriel : notre peau.

Bien que la peau robotique ne soit pas aussi sensible que celle d'un humain, elle peut détecter les signaux de plus de 860 000 minuscules voies dans le matériau , ce qui lui permet de reconnaître différents types de contact et de pression, comme le contact d'un doigt, une surface chaude ou froide, des dommages causés par des coupures ou des perforations, ou le contact simultané de plusieurs points, sur le même matériau.

Les chercheurs ont combiné des tests physiques et des techniques d’apprentissage automatique pour aider la peau robotique à « apprendre » lesquelles de ces voies sont les plus importantes, afin qu’elle puisse détecter différents types de contact plus efficacement.

Outre les applications potentielles futures des robots humanoïdes ou des prothèses humaines où le sens du toucher est essentiel, les chercheurs affirment que la peau robotique pourrait être utile dans des secteurs aussi divers que l'automobile et les secours en cas de catastrophe. Les résultats sont publiés dans la revue Science Robotics .

Les peaux électroniques fonctionnent en convertissant des informations physiques, telles que la pression ou la température, en signaux électroniques. Dans la plupart des cas, différents types de capteurs sont nécessaires pour différents types de toucher : un pour détecter la pression, un autre pour la température, etc. ; ces capteurs sont ensuite intégrés dans des matériaux souples et flexibles. Cependant, les signaux de ces capteurs peuvent interférer entre eux et les matériaux sont facilement endommagés.

« Disposer de différents capteurs pour différents types de toucher implique la fabrication de matériaux complexes », explique le Dr David Hardman, auteur principal de l'étude et membre du département d'ingénierie de Cambridge. « Nous souhaitions développer une solution capable de détecter simultanément plusieurs types de toucher, mais avec un seul matériau. »

« En même temps, nous avons besoin de quelque chose de peu coûteux et durable, adapté à une utilisation généralisée », a expliqué le co-auteur, le Dr Thomas George Thuruthel de l'UCL.

Leur solution utilise un type de capteur qui réagit différemment aux différents types de contact, appelé détection multimodale . Bien qu'il soit difficile d'identifier la cause de chaque signal, les matériaux de détection multimodale sont plus faciles à fabriquer et plus robustes.

Les chercheurs ont moulé un hydrogel gélatineux souple, extensible et conducteur d'électricité, puis l'ont façonné pour lui donner la forme d'une main humaine. Ils ont testé différentes configurations d'électrodes afin de déterminer celle qui fournissait les informations les plus utiles sur les différents types de toucher. Avec seulement 32 électrodes placées sur le poignet, ils ont pu collecter plus de 1,7 million de points de données sur l'ensemble de la main, grâce aux minuscules canaux présents dans le matériau conducteur.

La peau a ensuite été testée avec différents types de toucher : les chercheurs l'ont soumise à un pistolet thermique, l'ont pressée avec leurs doigts et un bras robotisé, l'ont effleurée avec leurs doigts et l'ont même percée avec un scalpel. L'équipe a utilisé les données recueillies lors de ces tests pour entraîner un modèle d'apprentissage automatique permettant à la main de reconnaître la signification de différents types de toucher .

« Nous pouvons extraire une quantité considérable d'informations de ces matériaux ; ils peuvent effectuer des milliers de mesures très rapidement », a déclaré Hardman, chercheur postdoctoral au laboratoire du professeur Fumiya Iida et co-auteur de l'étude. « Ils mesurent simultanément de nombreux éléments différents, sur une vaste zone. »

« Nous n'avons pas encore atteint le niveau où la peau robotique est aussi performante que la peau humaine, mais nous pensons qu'elle est supérieure à tout ce qui existe actuellement », a déclaré Thuruthel. « Notre méthode est flexible et plus facile à mettre en œuvre que les capteurs traditionnels, et nous pouvons la calibrer grâce au toucher humain pour diverses tâches. »

À l’avenir, les chercheurs espèrent améliorer la durabilité de la peau électronique et mener d’autres tests sur des tâches robotiques réelles.