Georgia Tech dévoile une lentille souple alimentée par la lumière imitant la vision humaine pour la robotique

Une équipe d'ingénieurs biomédicaux de Georgia Tech a dévoilé une percée en optique adaptative : une lentille souple bio-mimétique, alimentée par la lumière, qui imite la capacité de l'œil humain à refocaliser et s'adapter aux conditions lumineuses variables. La recherche, publiée dans Science Robotics, ouvre de nouvelles possibilités pour la robotique souple, l'imagerie biomédicale et les systèmes de vision autonomes.

Inspirée par l'œil humain

Inspiré par la réponse de l'œil à la lumière, l'auteur principal Corey Zheng, doctorant au Département Wallace H. Coulter de Génie Biomédical, a développé un système de lentille utilisant des muscles artificiels activés par la lumière pour contrôler la distance focale. Sous illumination, ces muscles se contractent et étirent la lentille, permettant des ajustements optiques précis sans électronique ni batteries.

« L'œil humain est vraiment puissant à bien des égards », dit Zheng. « Il est compact, on peut changer la mise au point pour voir près ou loin, et il se protège de la lumière avec la pupille. En plus, il a une résolution incroyable. »

Lentille souple photoréactive à hydrogel (PHySL)

La PHySL est construite entièrement en matériaux souples, bio-sûrs, idéale pour applications où l'optique rigide est impraticable — robots souples et dispositifs médicaux interagissant sans danger avec les tissus. Au cœur : un hydrogel thermoréactif — polymère absorbant l'eau commun dans lentilles de contact — infusé de graphène, convertissant la lumière en chaleur, déclenchant des changements de forme agissant comme muscles artificiels. Cette propriété permet un contrôle à distance sans batterie ni connexions filaires.

Tests en laboratoire

Les chercheurs ont démontré que différents motifs d'illumination contrôlent la distance focale, le mouvement, et même induisent des aberrations optiques spécifiques. Cette capacité adaptative a permis de capturer des images de haute qualité de sujets allant de cellules uniques à des pièces entières. La performance du système, en plage de décalage focal et résolution, était comparable à l'œil humain.

L'équipe a aussi présenté un prototype de caméra sans électronique, combinant la lentille souple avec un circuit d'imagerie à base de liquide alimenté par des vannes activées par la lumière contrôlant le flux de fluide au lieu de photodétecteurs électroniques traditionnels. Cette innovation pourrait servir dans des systèmes souples chimiquement pilotés ou passifs, renforçant l'autonomie des robots biomimétiques.

Recherche menée en collaboration avec le Pr Shu Jia, auteur principal.