Des chercheurs créent une peau tactile artificielle qui imite les processus de reconnaissance tactile humaine

Une peau tactile artificielle qui imite les processus de reconnaissance tactile humaine

Figure expliquant le fonctionnement d’un système de détection tactile artificiel imitant le sens du toucher humain. Crédit : Chun et al.

Au cours des dernières décennies, les roboticiens et les informaticiens ont développé des systèmes artificiels qui reproduisent les fonctions biologiques et les capacités humaines de manière de plus en plus réaliste. Cela inclut les systèmes d’intelligence artificielle, ainsi que les capteurs qui peuvent capturer divers types de données sensorielles.

Lorsqu’ils essaient de comprendre les propriétés des objets et comment les saisir ou les manipuler, les humains se fient souvent à leur sens du toucher. Les systèmes de détection artificielle qui reproduisent le toucher humain peuvent donc être d’une grande valeur, car ils pourraient permettre le développement de robots ou de membres prothétiques plus performants et plus réactifs.

Des chercheurs de l’Université Sungkyunkwan et de l’Université Hanyang en Corée du Sud ont récemment créé un système de détection tactile artificielle qui imite la façon dont les humains reconnaissent les objets dans leur environnement via leur sens du toucher. Ce système, présenté dans un article publié dans Nature Électronique, utilise des capteurs pour capturer des données associées aux propriétés tactiles des objets.

“Nous rapportons un système de peau tactile neuronale artificielle qui imite le processus de reconnaissance tactile humaine à l’aide de capteurs composites polymères à base de particules et d’un système de conversion de signal”, ont écrit Sungwoo Chun et ses collègues dans leur article.

Les systèmes sensoriels biologiques convertissent les stimuli tactiles en potentiels d’action par un processus connu sous le nom de transduction somatosensorielle. Par la suite, ils transmettent ces signaux au cerveau via les nerfs afférents.

Pour émuler le système tactile humain, la peau tactile neuronale artificielle créée par Chun et ses collègues utilise des capteurs qui répondent à la pression et aux vibrations, reproduisant la fonction des mécanorécepteurs adaptatifs lents et adaptatifs rapides dans la peau humaine. Les données qu’ils collectent ressemblent aux informations recueillies par les neurones sensoriels humains ; ainsi, ils produisent finalement des signaux qui ressemblent à des signaux nerveux tactiles humains.

Le système créé par les chercheurs est composé de films de peau en T avec des particules piézorésistives et piézoélectriques conductrices disposées dans une matrice polymère élastique. Les films sont ultrafins (-2) et adhésifs, ils ressemblent donc beaucoup à la vraie peau humaine.

Pour évaluer leur système de peau artificielle et prouver qu’il peut être intégré dans de vrais systèmes biologiques, les chercheurs l’ont évalué dans une série d’expériences sur des souris. Ces expériences comprenaient un test de transmission ex vivo dans un nerf afférent et un test de réponse musculaire in vivo via la stimulation d’un nerf efférent. Les résultats de ces deux expériences étaient très prometteurs, confirmant la possibilité d’intégrer le système au sein de systèmes biologiques réels.

“Nous montrons dans un test ex vivo qu’une transmission non déformée des signaux de sortie à travers une fibre nerveuse tactile afférente de souris est possible, et dans un test in vivo que les signaux peuvent stimuler un nerf moteur de rat pour induire la contraction d’un muscle du membre postérieur”, Chun et ses collègues ont expliqué dans leur article.

En plus de tester leur peau artificielle en l’intégrant à de vrais systèmes biologiques, les chercheurs ont évalué sa capacité à analyser et reconnaître la texture des surfaces. Pour ce faire, ils ont stratifié des crêtes artificielles qui imitent la structure d’un doigt humain sur leur appareil T-skin. Ils ont découvert que ce système pouvait détecter des motifs de texture complexes. De plus, l’équipe l’a combiné avec une technique d’apprentissage en profondeur qui peut classer les structures de surface, atteignant une précision de classification de texture remarquable de 99,1 %.

“Nous utilisons notre système de détection tactile pour développer un doigt artificiel qui peut apprendre à classer des textures fines et complexes en intégrant les signaux du capteur avec une technique d’apprentissage en profondeur”, ont expliqué les chercheurs dans leur article. “L’approche peut également être utilisée pour prédire des textures inconnues sur la base du modèle formé.”

À l’avenir, le système de détection tactile artificielle développé par cette équipe de chercheurs pourrait être intégré à des systèmes robotiques existants ou nouvellement développés pour reproduire le sens du toucher humain. Cela pourrait améliorer considérablement leurs performances dans les tâches qui impliquent de toucher, saisir et manipuler des objets.


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Plus d’information:
Sungwoo Chun et al, Un système de détection tactile neuronale artificielle, Nature Électronique (2021). DOI : 10.1038/s41928-021-00585-x

© 2021 Réseau Science X

Citation: Des chercheurs créent une peau tactile artificielle qui imite les processus de reconnaissance tactile humaine (2021, 24 juin) récupéré le 24 juin 2021 à partir de https://techxplore.com/news/2021-06-artificial-tactile-skin-mimics-human.html

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