En 1872, Charles Darwin a publié son troisième ouvrage majeur sur la théorie de l'évolution, "L'expression des émotions chez l'homme et les animaux, " qui explore les aspects biologiques de la vie émotionnelle.

Dedans, Darwin écrit :« Presque aucun mouvement expressif n'est aussi général que l'érection involontaire des poils, plumes et autres appendices dermiques… il est courant dans trois des grandes classes de vertébrés. » Près de 150 ans plus tard, le domaine de la robotique commence à s'inspirer de ces mots.

"L'aspect du toucher n'a pas été beaucoup exploré dans l'interaction homme-robot, mais j'ai souvent pensé que les gens et les animaux ont ce changement dans leur peau qui exprime leur état interne, " a déclaré Guy Hoffman, professeur adjoint et membre de la faculté de la famille Mills à la Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering (MAE).

Inspiré par cette idée, Hoffman et les étudiants de son laboratoire de collaboration et d'accompagnement humain-robot ont développé un prototype de robot capable d'exprimer des « émotions » à travers des changements dans sa surface extérieure. Sa peau recouvre une grille d'unités de texture (UT) dont les formes sont contrôlées par des actionneurs fluidiques, basé sur une conception développée dans le laboratoire du collègue MAE de Hoffman, Rob Shepherd.

Leur travail est détaillé dans un article, "Modulation de la texture de la peau douce pour les robots sociaux, " présenté en avril à la Conférence internationale sur la robotique douce à Livourne, Italie. Le doctorant Yuhan Hu était l'auteur principal; le papier a été présenté le 16 mai dans IEEE Spectrum, une publication de l'Institut des ingénieurs électriciens et électroniciens.

Hoffmann, dont la conférence TEDx sur "Robots with 'soul'" a été vue près de 3 millions de fois, a déclaré que l'inspiration pour concevoir un robot qui émet des signaux non verbaux à travers sa peau extérieure vient du monde animal, basé sur l'idée que les robots ne doivent pas être pensés en termes humains.

"J'ai toujours pensé que les robots ne devraient pas simplement être modelés sur des humains ou être des copies d'humains, " dit-il. " Nous avons beaucoup de relations intéressantes avec d'autres espèces. Les robots pourraient être considérés comme l'une de ces « autres espèces, ' n'essayant pas de copier ce que nous faisons mais d'interagir avec nous avec leur propre langage, puiser dans nos propres instincts."

Une partie de notre relation avec les autres espèces est notre compréhension des signaux non verbaux que les animaux émettent - comme le soulèvement de la fourrure sur le dos d'un chien ou le cou d'un chat, ou le froissement des plumes d'un oiseau. Ce sont des signaux indubitables que l'animal est d'une manière ou d'une autre excité ou en colère; le fait qu'ils puissent être à la fois vus et ressentis renforce le message.

"Yuhan l'a très bien dit :elle a dit que les humains font partie de la famille des espèces, ils ne sont pas déconnectés, " dit Hoffman. " Les animaux communiquent de cette façon, et nous sommes sensibles à ce genre de comportement."

À la fois, il y a beaucoup de technologies en cours de développement avec des matériaux actifs, qui peuvent changer de forme et de propriétés à la demande. En réalité, l'un des innovateurs dans ce domaine - Shepherd, chef du laboratoire de robotique organique - travaille à environ cinq portes d'Upson Hall de Hoffman.

"C'est l'une des bonnes choses d'être ici à Cornell, " dit Hoffman. " Rob est juste au bout du couloir, et c'est ainsi que j'ai découvert cette technologie. Ce genre de collaboration étroite est en grande partie ce pour quoi j'étais si enthousiaste à l'idée de rejoindre Cornell."

Le design de Hoffman et Hu comprend un éventail de deux formes, chair de poule et pointes, qui correspondent à différents états émotionnels. Les unités d'actionnement pour les deux formes sont intégrées dans des modules de texture, avec des chambres fluidiques reliant des bosses de même nature.

L'équipe a essayé deux systèmes de contrôle d'actionnement différents, la minimisation de la taille et du niveau de bruit étant un facteur déterminant dans les deux conceptions. « L'un des défis, " Hoffmann a dit, "est-ce que beaucoup de technologies qui changent de forme sont assez bruyantes, en raison des pompes impliquées, et ceux-ci les rendent également assez volumineux."

Hoffman n'a pas d'application spécifique pour son robot avec une peau à texture changeante mappée à son état émotionnel. À ce point, prouver simplement que cela peut être fait est une première étape importante. « Cela nous donne vraiment une autre façon de penser à la façon dont les robots pourraient être conçus, " il a dit.

Les futurs défis incluent la mise à l'échelle de la technologie pour qu'elle s'intègre dans un robot autonome - quelle que soit la forme que prend ce robot - et rendre la technologie plus réactive aux changements émotionnels immédiats du robot.

"À l'heure actuelle, la plupart des robots sociaux expriment [leur] état interne uniquement en utilisant des expressions faciales et des gestes, " conclut l'article. "Nous pensons que l'intégration d'une peau qui change de texture, combinant à la fois des modalités haptiques [sensation] et visuelles, peut ainsi améliorer considérablement le spectre expressif des robots pour l'interaction sociale."