Des entrepôts aux hôpitaux, des robots mous sont utilisés à différents endroits pour aider les humains à déplacer des objets, soigner les malades, et la collecte d'informations. Alors que l'intérêt pour ces robots ne cesse de croître, les scientifiques développent des moyens de leur donner le genre de capacités de détection trouvées dans les tissus mous naturels.

Cependant, cette tentative apporte de nombreux défis. La plupart des types de peau tactile nécessitent un fil pour chaque endroit où les gens veulent détecter le toucher. Les fils peuvent éventuellement ressembler à un grand nid d'oiseau lorsqu'il s'agit de détecter de grandes zones.

Pour empirer les choses, cette interface électrique compliquée peut casser le système. "Les fils peuvent être bien dans des étuis rigides tels que des smartphones et d'autres appareils, mais si vous parlez de tissu, peau, ou quelque chose d'autre qui est doux, puis soudain tous ces fils deviennent des sources de panne, " a déclaré Carmel Majidi, professeur agrégé de génie mécanique à l'Université Carnegie Mellon.

Alors comment éviter ces tracas ? Majidi et Tess Hellebrekers de son laboratoire Soft Machines ont développé une solution élégante :une peau magnétique douce avec un seul élément de détection. Leurs conclusions ont été publiées dans Systèmes intelligents avancés .

Cette peau douce est comme un aimant extensible qui peut être placé sur des robots, peau naturelle, ou d'autres matériaux pour leur donner un sens du toucher. Il est composé de caoutchouc de silicone chargé de millions de microparticules. Chaque particule a un pôle nord et un pôle sud, qui crée un champ magnétique. Lorsque le matériau entre en contact avec un autre objet, le caoutchouc détecte le mouvement et toutes ces microparticules vont commencer à se déplacer, modifiant ainsi le champ magnétique interne dans le caoutchouc.

Ces modifications du champ magnétique seront ensuite détectées par le magnétomètre, une puce électronique incrustée dans la peau magnétique. En mesurant ces changements, le magnétomètre peut déduire l'emplacement et l'intensité du contact. En d'autres termes, il peut estimer où se trouve le toucher et à quel point le toucher appuie sur la surface du matériau.

"Je pense que la force et le contact sont les deux principaux intérêts de la plupart des capteurs de peau, car notre peau peut aussi le faire, " dit Hellebrekers, qui est doctorant en robotique.

Quoi de plus, cette peau n'a pas besoin de toucher directement la surface du matériau pour détecter les contacts. "Ce qui est bien avec les aimants, c'est qu'ils coupent l'air, " a déclaré Majidi. " Vous n'avez pas besoin d'avoir une connexion physique pour détecter ce champ magnétique. "

En raison de cet attribut, la peau magnétique peut être développée en un excellent outil pour la médecine. Les scientifiques et les médecins s'intéressent de plus en plus à l'utilisation de la robotique douce en médecine, en particulier en endoscopie gastro-intestinale (GI). Bien qu'ils aient fait de grands progrès, il est encore difficile d'intégrer l'électronique et les capteurs car ils ont tendance à être très encombrants et rigides, ce qui interférera avec la mobilité des endoscopes.

Et c'est précisément pourquoi l'équipe de Majidi est enthousiaste à l'idée d'appliquer ses nouvelles découvertes. "Un matériau comme celui-ci serait potentiellement une percée dans des domaines comme l'endoscopie robotique où vous souhaitez introduire des fonctions de détection mais ne voulez pas utiliser d'électronique encombrante et une tonne de câblage, ", a déclaré Majidi.

Pour améliorer encore la peau magnétique, L'équipe de Majidi étudiera comment détecter la force le long d'objets en forme de cylindre, qui sont similaires aux endoscopes à cathéter. Ils visent également à élargir les zones de détection de la peau. Actuellement, la peau magnétique peut localiser le contact sur 1,5 cm continu ^² Région. Les chercheurs cherchent des moyens de faire en sorte que les microparticules magnétiques produisent un champ magnétique plus important ou de placer le magnétomètre à différents endroits.

Bien que leur projet soit encore en développement, il ouvre une nouvelle porte à la détection en robotique douce. "J'aime beaucoup ce système car on peut mesurer le champ magnétique sans aucune interface électrique, " a déclaré Hellebrekers. " Cela nous donne beaucoup plus de liberté dans la conception du type d'interface qui va être beaucoup plus facilement intégré dans différents systèmes. "