Peau électronique basée sur le système nerveux sensoriel humain

Un nouveau système nerveux artificiel a été développé par le professeur adjoint Benjamin Tee et des chercheurs de l’Université nationale de Singapour (NUS). La nouvelle technologie a été créée par Tee et un groupe de chercheurs et de scientifiques du département de science et de génie des matériaux de la faculté d’ingénierie de l’NUS. Tee et son équipe ont développé la nouvelle peau électronique pendant un an et demi, et lui-même a travaillé sur la technologie pendant beaucoup plus longtemps. Son objectif était de créer une technologie qui aiderait les robots et les prothèses à avoir un meilleur sens du toucher.

Le nouveau système s’appelle la Peau électronique codée asynchrone (ACES), et les recherches et les développements ont été publiés dans Science Robotics le 18 juillet 2019. Avant ce développement, les peaux électroniques avaient de nombreux fils et étaient sujettes aux dommages.

La nouvelle peau électronique a le même sens du toucher que la peau humaine, et elle est ultra-réactive. Elle est également capable de résister mieux aux dommages que la peau réelle. Tee a expliqué la technologie et comment, à certains égards, elle est supérieure à la peau que nous avons sur notre corps.

« Les humains utilisent notre sens du toucher pour accomplir chaque tâche quotidienne, comme prendre un café ou faire une poignée de main. Sans cela, nous perdrons même notre équilibre en marchant. De même, les robots ont besoin d’un sens du toucher pour interagir mieux avec les humains, mais les robots d’aujourd’hui ne peuvent toujours pas sentir les objets très bien. »

Les chercheurs de l’université ont utilisé le système nerveux sensoriel humain comme modèle. Le système nerveux électronique ACES détecte les signaux de la même manière que le système nerveux humain, mais l’ACES a un réseau de capteurs et un seul conducteur électrique. Cela diffère des regroupements de nerfs dans la peau humaine. Le professeur Tee a parlé des raisons pour lesquelles la peau électronique est modélisée sur le système nerveux sensoriel humain.

« Le système nerveux sensoriel humain est extrêmement efficace, et il fonctionne tout le temps à tel point que nous le prenons souvent pour acquis. Il est également très robuste face aux dommages. Notre sens du toucher, par exemple, n’est pas affecté lorsque nous souffrons d’une coupure. Si nous pouvons imiter la façon dont notre système biologique fonctionne et le rendre encore meilleur, nous pouvons apporter d’énormes progrès dans le domaine de la robotique où les peaux électroniques sont principalement appliquées. »

Le système ACES est plus rapide que le système nerveux sensoriel humain. Il peut détecter les touches plus de 1 000 fois plus vite. Il peut également différencier les contacts physiques entre différents capteurs. Il peut le faire en moins de 60 nanosecondes, la vitesse la plus rapide jamais enregistrée pour la technologie de peau électronique. Un autre avantage de la peau électronique est qu’elle peut déterminer la forme, la dureté et la texture des objets en 10 millisecondes. Elle peut le faire grâce à sa grande fidélité et à sa vitesse de capture. Comme la peau humaine réelle, la nouvelle peau électronique est robuste face aux dommages physiques. La peau, humaine ou électronique, est en interaction constante avec l’environnement extérieur, ce qui cause beaucoup de dommages. Puisque le système ACES utilise un conducteur électrique avec des capteurs indépendants, les peaux restent fonctionnelles tant qu’il y a au moins une connexion entre le capteur et le conducteur.

Ce nouveau développement technologique peut être utilisé dans de nombreux domaines, tels que les applications d’intelligence artificielle, comme les membres prothétiques et les interfaces homme-machine. Le professeur Tee a parlé des possibilités.

« La scalabilité est une considération cruciale, car de grandes pièces de peaux électroniques haute performance sont nécessaires pour couvrir les surfaces relativement grandes des robots et des appareils prothétiques. L’ACES peut être facilement associé à tout type de couche de peau de capteur, par exemple, celles conçues pour détecter les températures et l’humidité, pour créer une peau électronique haute performance ACES avec un sens du toucher exceptionnel qui peut être utilisée pour une large gamme de purposes. »

Cette technologie continuera à se développer, et c’est un autre domaine qui évolue rapidement et produit des opportunités incroyables. Elle sera particulièrement utile dans la robotique, car c’est là que la plupart des peaux électroniques sont actuellement appliquées.