Un progrès significatif en la robotique est à l’horizon grâce à une innovation dans le domaine des capteurs. Les chercheurs de l’Université de Cambridge ont développé une peau artificielle capable de détecter la pression, la texture et la direction des forces appliquées, ouvrant la voie à de nouvelles applications dans divers secteurs.
Les robots d’aujourd’hui voient presque aussi bien que les humains et se déplacent avec une agilité incroyable. Cependant, leur capacité à manipuler des objets délicats a longtemps été leur faiblesse. Un groupe de chercheurs de l’Université de Cambridge a récemment présenté un capteur miniature qui pourrait transformer cette situation. Ce qu’ils ont créé, récemment publié dans la revue Nature Materials, est en réalité une peau artificielle. Cette peau n’est pas ordinaire. Elle peut non seulement détecter si un objet est saisi trop fortement, mais également savoir dans quelle direction la pression est appliquée, détecter si un objet glisse et même identifier si une surface est rugueuse ou lisse.
Pensez à tout ce que votre doigt perçoit lorsque vous touchez quelque chose : la pression, la texture, les vibrations, et tout cela simultanément. Comme l’explique le professeur Tawfique Hasan, qui dirige le projet, reproduire ces sensations en laboratoire a été un défi. Les capteurs existants étaient souvent trop volumineux, fragiles ou inutiles pour déterminer si un objet était poussé de face ou sur le côté. Quel a été le choix du professeur Hasan et de son équipe ? Une solution ingénieuse. Ils ont créé un matériau flexible et doux à partir de feuilles de graphène, de gouttelettes d’un métal malléable et de particules de nickel, le tout intégré dans une base en silicone.
Graphène et silicone, les secrets de la nouvelle peau
Pour élaborer cette peau artificielle, les chercheurs se sont inspirés de la structure microscopique de notre propre peau et ont choisi de donner à ce nouveau matériau une forme de minuscules pyramides, dont certaines mesurent à peine 200 micromètres de large. Ces pointes agissent comme des entonnoirs pour la pression et sont si sensibles qu’elles peuvent percevoir le poids d’un grain de sable. Cependant, la véritable magie s’opère dessous. À la base de chaque pyramide se trouvent quatre électrodes mesurant des signaux en continu, permettant au système de calculer avec précision d’où provient la force en temps réel. Grâce à cela, le robot est capable de « ressentir » quand un objet commence à glisser juste avant qu’il ne tombe.
Pour tester la technologie, ils ont connecté ces capteurs à une pince robotique et lui ont demandé de saisir des tubes de papier fins. Le résultat ? Aucun tube n’a été écrasé. En règle générale, il est nécessaire de programmer à l’avance le poids et la dureté de ce que la machine doit toucher. Ici, ce n’est pas nécessaire. Le robot ajuste sa prise en temps réel car il perçoit comment le papier cède. À une échelle encore plus petite, ces biosenseurs pourraient être capables d’identifier le poids ou la forme de pièces minuscules simplement en les touchant. Imaginez ce que cela pourrait signifier pour la chirurgie minimalement invasive, où un robot médical aurait besoin d’une sensibilité extrême pour opérer à l’intérieur du corps humain sans causer de dommages.
Cependant, cette avancée ne se limite pas aux bras robotiques industriels. L’université a entamé des démarches pour breveter l’invention, en pensant particulièrement à son impact potentiel sur les prothèses. Par exemple, une personne avec une main bionique pourrait ressentir de manière naturelle ce qu’elle touche, augmentant ainsi sa sécurité lorsqu’elle saisit un verre en verre. Le docteur Guolin Yun, un autre auteur clé de l’étude, résume cela parfaitement : ils ont prouvé qu’il n’est pas nécessaire d’utiliser des caméras complexes ou de lourds mécanismes pour approcher la précision d’un toucher biologique.
Le groupe envisage déjà de rendre ces capteurs encore plus petits, en descendant en dessous de 50 micromètres. Si cela réussit, ils pourraient posséder pratiquement la même densité de récepteurs que notre propre peau. Ils évoquent même l’ajout de détection de température et d’humidité dans de futures versions.