Des chercheurs de l'Université de Chongqing, en Chine, ont récemment développé un capteur auditif triboélectrique (TAS) autoalimenté qui pourrait être utilisé pour construire des systèmes auditifs électroniques pour les prothèses auditives externes dans des applications de robotique intelligente. Leur récente étude, Publié dans Robotique scientifique , pourrait éclairer la création d'une nouvelle génération de systèmes auditifs, relever certains des principaux défis dans le domaine de la robotique sociale.

Le système auditif est le moyen de communication le plus simple et le plus efficace entre les êtres humains et les robots. Idéalement, les systèmes auditifs robotiques devraient permettre aux robots d'écouter les instructions humaines tout en percevant leurs intonations vocales, afin de répondre en conséquence.

L'un des objectifs clés de la robotique sociale est donc de concevoir des capteurs auditifs puissants et sensibles dans une large gamme de fréquences. Ces applications pourraient également profiter aux 10 pour cent de la population mondiale qui ont des déficiences auditives.

"Communément, les personnes malentendantes perdent toujours une ou plusieurs régions de fréquences spécifiques, " les chercheurs qui ont mené l'étude ont déclaré à Tech Xplore. " Le but des aides auditives externes est d'amplifier les régions sonores altérées spécifiques au niveau audible pour ces personnes. Par conséquent, l'utilisation de capteurs auditifs à sélectivité de fréquence en tant qu'appareils auditifs pour récupérer une déficience auditive améliorerait les interactions sociales homme-robot. »

Un défi supplémentaire dans le domaine de la robotique est lié à la puissance et à l'énergie. Pour concevoir avec succès des capteurs auditifs avec une réponse en fréquence à large bande et une sélectivité en fréquence, les chercheurs devraient utiliser des capteurs acoustiques traditionnels avec des circuits de traitement de signal précis, qui augmentent la consommation d'énergie et réduisent la période de travail.

"La manière conventionnelle de construire des capteurs acoustiques auto-alimentés est basée sur l'effet piézoélectrique et l'architecture du dispositif trapézoïdal, " les chercheurs ont expliqué. " Cependant, les capteurs piézoélectriques ont un signal de sortie assez faible et une région de réponse en fréquence relativement élevée par rapport à la gamme de fréquences de la voix humaine. En outre, les canaux multi-signaux, le processus de fabrication compliqué et les matériaux piézoélectriques améliorent considérablement leurs coûts."

Pour résoudre ces problèmes, les chercheurs ont conçu un type circulaire, monocanal, et un capteur auditif auto-alimenté (TAS) facile à fabriquer, basé sur la technologie de nanogénérateur triboélectrique. Les nanogénérateurs sont un type de technologie qui convertit l'énergie mécanique et thermique en électricité.

Il existe trois grands types de nanogénérateurs :les piézoélectriques, triboélectrique et pyroélectrique. Les générateurs piézoélectriques et triboélectriques récupèrent l'énergie mécanique pour créer de l'électricité, mais tandis que les premiers le font à travers un matériau piézoélectrique nano-structuré, les triboélectriques y parviennent via une conjonction des effets de triboélectrification et d'induction électrostatique.

"Les points forts de notre dispositif TAS sont la détection auto-alimentée et les propriétés de spectre personnalisables, " ont expliqué les chercheurs. " TAS a une membrane de vibration recouverte d'une couche conductrice et une couche conductrice inférieure recouverte d'une couche de tribo-matériau. Sous onde acoustique, la vibration de la membrane provoque un contact entre la membrane et le matériau tribo, créant une répartition des charges. En raison de l'effet d'induction électrostatique, la vibration générerait un signal de sortie à travers deux couches conductrices. Pour chaque membrane fixe, il y aurait un caractère vibratoire spécifique. En raison de la structure simple de TAS, nous pouvons concevoir la condition aux limites de la membrane pour réaliser le spectre personnalisable dont nous avons besoin."