Capteurs alimentés par la lumière : réhabilitation portable avancée pour patients à mobilité limitée

Université des sciences et technologies de Pohang (POSTECH), Pohang, Corée du Sud. Détection de rotation d'épaule tri-axiale via cartographie de contrainte multiaxiale. (Image : POSTECH)

Contexte : robots portables pour rééducation

Récemment, une entreprise coréenne a donné un robot portable, conçu pour aider patients à mobilité limitée pendant leur rééducation, à un hôpital. Les patients portent ce robot pour recevoir assistance exercices musculaires/articulaires en marchant ou s'asseyant. Dispositifs portables (montres, lunettes) attachés à la peau ont potentiel d'améliorer qualité de vie, offrant espoir comme cette innovation robotique.

Limites capteurs souples conventionnels

Les capteurs de contrainte dans ces robots rééducatifs analysent données en traduisant changements physiques spécifiques en signaux électriques. Notablement flexibles, ces capteurs sont souples et aptes à gauger même changements corporels subtils, faits de matériaux légers pour facilité d'attache cutanée. Cependant, capteurs souples conventionnels montrent souvent durabilité inadéquate due à sensibilité à facteurs externes (température, humidité). De plus, leur fabrication complexe pose défis pour commercialisation large.

Innovation : capteurs optiques par vision par ordinateur (CVOS)

Une équipe dirigée par Pr. Sung-Min Park (Département Ingénierie IT Convergence et Génie Mécanique) et doctorant Sunguk Hong (Génie Mécanique) a surmonté ces limites en intégrant la vision par ordinateur dans des capteurs optiques. Leurs résultats publiés dans Flexible Electronics.

L'équipe a développé une technologie de capteur appelée computer vision-based optical strain (CVOS). Contrairement aux capteurs conventionnels basés signaux électriques, les capteurs CVOS emploient vision par ordinateur et capteurs optiques pour analyser motifs optiques microscopiques, extrayant données sur changements. Cette approche améliore intrinsèquement la durabilité en éliminant éléments compromettant fonctionnalités et rationalisant fabrication, facilitant commercialisation.

Détection rotation tri-axiale temps réel

Contrairement aux capteurs conventionnels détectant seulement contrainte biaxiale, capteurs CVOS montrent capacité exceptionnelle à détecter mouvements rotationnels tri-axiaux via cartographie contrainte multiaxiale temps réel. En essence, ces capteurs permettent reconnaissance précise de mouvements corporels complexes et variés via un seul capteur. L'équipe a substantié cela via expériences appliquant capteurs CVOS à dispositifs d'assistance en traitements rééducatifs.

Correction d'erreurs par algorithme IA

Grâce à intégration d'un algorithme de correction de réponse basé IA corrigeant divers facteurs d'erreur lors détection signaux, résultats expérimentaux montrent haut niveau de confiance. Même après plus de 10 000 itérations, ces capteurs maintiennent performance exceptionnelle.

Park, qui a dirigé la recherche, explique : « Les capteurs CVOS excellent à distinguer mouvements corporels selon diverses directions et angles, optimisant interventions rééducatives efficaces. En adaptant indicateurs de design et algorithmes aux objectifs spécifiques, capteurs CVOS ont potentiel illimité pour applications traversant industries. »

Pour plus d'informations, contacter Jinyoung Huh à l'adresse protégée ; +82-54-279-2415.