Des robots capables de réagir « instinctivement » au toucher sans électronique

Les robots traditionnels suivent généralement plusieurs étapes pour réagir à leur environnement. Leurs capteurs détectent un contact, puis transmettent l'information à un système électronique qui l'analyse. Enfin, un ordre est envoyé pour déclencher un mouvement.

Des chercheurs de l'Université nationale de Singapour ont toutefois voulu rendre cette réaction plus « instinctive ». Ils ont ainsi développé un capteur souple capable de transformer directement une pression en mouvement.

Comment ce capteur donne des « réflexes » aux robots

Aucun ordinateur ni système électronique n'est nécessaire pour analyser l'information du toucher. Ainsi, un robot équipé d'un tel capteur pourrait réagir presque instantanément au toucher, à la manière d'un réflexe.

Baptisé ME-SOFS, ce nouveau capteur repose sur un fonctionnement entièrement mécanique. Il possède une structure souple et poreuse imprimée en 3D. Une sorte de pilier entouré de cinq petites chambres remplies de liquide se trouve au milieu du dispositif.

Lorsqu'une pression est exercée sur le capteur, le pilier s'incline dans la direction du contact et comprime l'une de ces chambres. Le liquide contenu est alors poussé dans de petits tubes souples jusqu'aux actionneurs chargés de mettre le robot en mouvement.

Un système mécanique plus robuste que l'électronique

Le toucher peut donc directement provoquer une réaction mécanique, sans passer par l'étape habituelle de traitement électronique. Les cinq chambres fonctionnent d'ailleurs indépendamment les unes des autres. Elles sont aussi orientées dans différentes directions.

Le capteur peut ainsi déterminer la direction dans laquelle la pression est exercée et adapter sa réaction selon la direction du contact. Cette conception permet au capteur de combiner détection et réaction au sein d'un même dispositif.

De plus, ME-SOFS est entièrement fabriqué à partir de matériaux souples et déformables, ce qui pourrait contribuer à limiter la complexité des systèmes robotiques et réduire le nombre de composants susceptibles de tomber en panne.

Par exemple, les chercheurs estiment que leur capteur souple pourrait améliorer les performances de robots opérant à l'intérieur du corps humain, sous l'eau ou dans d'autres environnements extrêmes où les systèmes électroniques sont vulnérables.

ME-SOFS peut aussi mesurer la force exercée sans alimentation électrique

Il est aussi possible d'ajuster la sensibilité du capteur en modifiant simplement la forme de sa structure imprimée en 3D. Les chercheurs peuvent ainsi adapter ME-SOFS pour détecter des pressions plus ou moins importantes.

Ce n'est pas tout. Le dispositif est également capable de mesurer la force exercée. Le déplacement du liquide met en mouvement de petits aimants qui génèrent des impulsions électriques, un peu comme une dynamo de vélo.

Ainsi, plus la force appliquée est importante, plus le nombre d'impulsions produites augmente. Le système peut donc quantifier la pression sans avoir besoin d'une alimentation électrique.

« Ces travaux constituent un exemple frappant de la manière dont le corps physique lui-même peut générer un comportement sensorimoteur sans nécessiter de système de contrôle, que l'on peut comparer, par analogie, au système nerveux biologique », déclare Cecilia Laschi, co-auteure de l'étude.

Une technologie prometteuse qui doit encore être miniaturisée

Déjà testé dans un gant capable de mesurer la force exercée par chaque doigt et sur plusieurs systèmes robotiques, ME-SOFS a également conservé sa fiabilité à des températures de 90 °C et à une immersion de 11 mètres, tout en résistant aux interférences électromagnétiques.

Ces résultats sont donc prometteurs. Les chercheurs souhaitent désormais miniaturiser davantage leur système afin de pouvoir l'intégrer directement à un plus grand nombre de robots souples.

Source : Science Advances