Des scientifiques de l'EPFL ont développé une peau artificielle douce qui fournit un retour haptique et, grâce à un mécanisme d'auto-détection sophistiqué, a le potentiel de s'adapter instantanément aux mouvements du porteur. Les applications de la nouvelle technologie vont de la réadaptation médicale à la réalité virtuelle. La peau artificielle pourrait aider à la rééducation et améliorer la réalité virtuelle.

Tout comme nos sens de l'ouïe et de la vision, notre sens du toucher joue un rôle important dans la façon dont nous percevons et interagissons avec le monde qui nous entoure. Et une technologie capable de reproduire notre sens du toucher, également connue sous le nom de retour haptique, peut grandement améliorer les interfaces homme-ordinateur et homme-robot pour des applications telles que la réadaptation médicale et la réalité virtuelle.

Des scientifiques du Reconfigurable Robotics Lab (RRL) de l'EPFL, dirigé par Jamie Paik, et Laboratoire d'Interfaces Bioélectroniques Douces (LSBI), dirigé par Stéphanie Lacour à l'École d'ingénieurs, se sont associés pour développer un soft, peau artificielle souple en silicone et électrodes. Les deux laboratoires font partie du programme de robotique du PRN.

Le système de capteurs et d'actionneurs souples de la peau permet à la peau artificielle de se conformer à la forme exacte du poignet du porteur, par exemple, et fournissent un retour haptique sous forme de pression et de vibration. Les capteurs de contrainte mesurent en continu la déformation de la peau afin que le retour haptique puisse être ajusté en temps réel pour produire un sens du toucher aussi réaliste que possible. Les travaux des scientifiques viennent d'être publiés dans Soft Robotics.

"C'est la première fois que nous développons une peau artificielle entièrement douce où à la fois capteurs et actionneurs sont intégrés, " dit Harshal Sonar, l'auteur principal de l'étude. "Cela nous donne un contrôle en boucle fermée, ce qui signifie que nous pouvons moduler avec précision et fiabilité la stimulation vibratoire ressentie par l'utilisateur. Ceci est idéal pour les applications portables, comme pour tester la proprioception d'un patient dans des applications médicales."

Haptique pris en sandwich entre les couches de silicone

La peau artificielle contient des actionneurs pneumatiques souples qui forment une couche de membrane qui peut être gonflée en y pompant de l'air. Les actionneurs peuvent être réglés sur différentes pressions et fréquences (jusqu'à 100 Hz, ou 100 impulsions par seconde). La peau vibre lorsque la couche de membrane est gonflée et dégonflée rapidement. Une couche de capteur se trouve au-dessus de la couche de membrane et contient des électrodes souples constituées d'un mélange de gallium liquide-solide. Ces électrodes mesurent en continu la déformation de la peau et envoient les données à un microcontrôleur, qui utilise cette rétroaction pour affiner la sensation transmise au porteur en réponse aux mouvements du porteur et aux changements de facteurs externes.

La peau artificielle peut être étirée jusqu'à quatre fois sa longueur d'origine jusqu'à un million de cycles. Cela le rend particulièrement attrayant pour un certain nombre d'applications du monde réel. Pour l'instant, les scientifiques l'ont testé sur les doigts des utilisateurs et continuent d'apporter des améliorations à la technologie.

"La prochaine étape sera de développer un prototype entièrement portable pour des applications en rééducation et en réalité virtuelle et augmentée, " dit Sonar. " Le prototype sera également testé dans des études neuroscientifiques, où il peut être utilisé pour stimuler le corps humain pendant que les chercheurs étudient l'activité cérébrale dynamique dans des expériences de résonance magnétique."