Peau électronique avancée atteint une sensation tactile humaine

La peau électronique à codage asynchrone (ACES) peut détecter la pression, la température et l'humidité avec une précision et une réactivité ultra-élevées. Elle peut détecter le toucher 1 000 fois plus vite que le système nerveux sensoriel humain. Elle peut être intégrée avec l'intelligence artificielle pour permettre des interfaces machine-cerveau haute performance.

Depuis des années, les scientifiques essaient d'équiper les machines d'un sens du toucher. Ils ont équipé des androïdes humanoïdes intelligents et des prothèses de peaux électroniques, qui permettent aux peaux de fonctionner naturellement et en collaboration avec les humains pour manipuler diverses structures dans les environnements.

Ces peaux électroniques consistent en un grand réseau de capteurs pour fournir une perception somatosensorielle rapide. Cependant, elles transmettent les données tactiles des capteurs en série, ce qui entraîne des goulets d'étranglement de latence de lecture plus élevés.

Maintenant, des chercheurs de l'Université de Singapour ont développé la peau électronique à codage asynchrone (ACES) avec une réactivité et une robustesse ultra-élevées. Inspirée par le système nerveux, ACES peut détecter la pression, la température et l'humidité. Elle peut être associée à presque tous les types de couches de peau capteur pour fonctionner efficacement comme une peau électronique.

Comment ça marche ?

Le corps humain contient près de 72 kilomètres de nerfs reliant le cerveau, la peau, les muscles. Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé le système nerveux humain comme inspiration pour développer une peau électronique pour robots.

La peau (ACES) est faite de couches de silicium couvertes de 249 capteurs. Elle peut transmettre simultanément des données thermo-tactiles tout en maintenant une latence de lecture étonnamment basse, même avec un grand nombre de capteurs (jusqu'à 10 000).

Référence : ScienceMag | DOI:10.1126/scirobotics.aax2198 | Université de Singapour

Ils ont démontré des réseaux prototypes jusqu'à 240 mécanorécepteurs artificiels. Tous ont été capables de transmettre des données de manière asynchrone avec 1 milliseconde de latence tout en maintenant une précision temporelle de moins de 60 nanosecondes.

Une telle latence faible et une précision ultra-élevée permettent à la peau électronique de résoudre des caractéristiques spatiotemporelles fines essentielles pour une perception tactile rapide.

Crédit image : Mario Tama/Getty

C'est une percée majeure car pour la première fois, les chercheurs ont pu construire une peau électronique qui permet à plusieurs capteurs de renvoyer vers un seul récepteur, et d'agir comme un système complet au lieu d'électrodes individuelles. Puisque les capteurs sont connectés en parallèle, le système entier peut encore fonctionner normalement même si les récepteurs individuels sont endommagés.

Il y a un inconvénient potentiel d'ACES — l'émetteur ou le récepteur ne peut pas dire si une perte d'événement de détection s'est produite. Cependant, l'architecture permet des implémentations d'émetteur simples et une précision de temporisation impressionnante des événements de stimulus, qui sont des facteurs extrêmement importants pour les applications de peau électronique où les mouvements en temps réel sont critiques.

L'équipe de recherche travaille actuellement avec des neuroscientifiques et des ingénieurs pour aider à restaurer un sens du toucher aux mains prothétiques. Ils croient que leur peau électronique pourrait faire progresser les interactions machine-humain-environnement pour les robots anthropomorphes autonomes et pourrait être intégrée avec l'intelligence artificielle pour permettre des interfaces machine-cerveau haute performance.