Une équipe de chercheurs dirigée par un ingénieur d’origine indienne au Royaume-Uni a créé une peau électronique capable de ressentir la “douleur” et, selon eux, elle pourrait aider à créer une nouvelle génération de robots intelligents dotés d’une sensibilité semblable à celle des humains. Le professeur Ravinder Dahiya, de l’école d’ingénierie James Watt de l’université de Glasgow, a déclaré que cette découverte marque une réelle avancée dans les travaux visant à créer une peau électronique imprimée neuromorphique à grande échelle, capable de réagir de manière appropriée aux stimuli.
Son équipe à l’université a développé la peau artificielle avec un nouveau type de système de traitement basé sur des transistors synaptiques, qui imite les voies neuronales du cerveau afin d’apprendre. Une main robotisée qui utilise la peau intelligente montrerait une remarquable capacité à apprendre à réagir aux stimuli externes.
“Nous apprenons tous très tôt dans notre vie à réagir de manière appropriée à des stimuli inattendus comme la douleur, afin d’éviter de nous blesser à nouveau. Bien sûr, le développement de cette nouvelle forme de peau électronique n’a pas vraiment impliqué d’infliger de la douleur telle que nous la connaissons – c’est simplement une façon abrégée d’expliquer le processus d’apprentissage à partir d’un stimulus externe”, a expliqué Dahiya.
“Ce que nous avons pu créer grâce à ce processus, c’est une peau électronique capable d’apprentissage distribué au niveau matériel, qui n’a pas besoin d’envoyer des messages dans les deux sens à un processeur central avant d’agir. Au lieu de cela, elle accélère considérablement le processus de réponse au toucher en réduisant la quantité de calcul nécessaire”, a-t-il déclaré.
Dans un nouvel article intitulé “Printed Synaptic Transistors based Electronic Skin for Robots to Feel and Learn”, publié mercredi dans la revue “Science Robotics”, les chercheurs de l’université écossaise décrivent comment ils ont construit leur prototype de peau électronique computationnelle et comment il améliore l’état actuel de la robotique sensible au toucher.
Le développement de la peau électronique est décrit comme la dernière percée en matière de surfaces imprimées flexibles et étirables du groupe BEST (Bendable Electronics and Sensing Technologies) de l’université de Glasgow.
Fengyuan Liu, membre du groupe BEST et co-auteur de l’article, a ajouté : “À l’avenir, cette recherche pourrait servir de base à une peau électronique plus avancée qui permettrait aux robots d’explorer le monde et d’interagir avec lui de manière inédite, ou de construire des prothèses capables d’atteindre des niveaux de sensibilité tactile proches de ceux de l’homme. Les scientifiques travaillent depuis des décennies à la fabrication de peaux artificielles sensibles au toucher. Une méthode largement explorée consiste à répartir un ensemble de capteurs de contact ou de pression sur la surface de la peau électronique pour lui permettre de détecter le contact avec un objet.
Les données provenant des capteurs sont ensuite envoyées à un ordinateur pour être traitées et interprétées. Les capteurs produisent généralement un grand volume de données qui peuvent prendre du temps à être traitées et interprétées correctement, ce qui introduit des délais qui pourraient réduire l’efficacité potentielle de la peau dans les tâches du monde réel.
La nouvelle forme de peau électronique de l’équipe de l’Université de Glasgow s’inspire de la façon dont le système nerveux périphérique humain interprète les signaux provenant de la peau afin d’éliminer la latence et la consommation d’énergie.
Dès que la peau humaine reçoit une entrée, le système nerveux périphérique commence à la traiter au point de contact, la réduisant aux seules informations vitales avant de l’envoyer au cerveau. Cette réduction des données sensorielles permet d’utiliser efficacement les canaux de communication nécessaires pour envoyer les données au cerveau, qui réagit alors presque immédiatement pour que le corps réagisse de manière appropriée.
Pour construire une peau électronique capable d’une réponse de type synapse efficace sur le plan informatique, les chercheurs ont imprimé une grille de 168 transistors synaptiques fabriqués à partir de nanofils d’oxyde de zinc directement sur la surface d’un plastique flexible. Ils ont ensuite connecté le transistor synaptique au capteur cutané présent sur la paume d’une main robotisée de forme humaine et entièrement articulée.
Lorsque le capteur est touché, il enregistre un changement dans sa résistance électrique – un petit changement correspond à un toucher léger, et un toucher plus fort crée un plus grand changement dans la résistance. Cette entrée est conçue pour imiter la façon dont les neurones sensoriels fonctionnent dans le corps humain.
