Les chercheurs créent AiFoam pour que les robots interagissent intelligemment avec leur environnement

Les chercheurs créent AiFoam pour que les robots interagissent intelligemment avec leur environnement

AiFoam a été créé par une équipe dirigée par Asst Prof Benjamin Tee (à gauche). M. Guo Hongchen (à droite), membre de l’équipe de recherche, tient un échantillon de la mousse intelligente. Crédit: Université nationale de Singapour

Les robots et les machines deviennent plus intelligents avec l’avancement de l’intelligence artificielle, mais ils n’ont toujours pas la capacité de toucher et de ressentir leur environnement subtil et complexe comme les êtres humains. Aujourd’hui, des chercheurs de l’Université nationale de Singapour (NUS) ont inventé une mousse intelligente qui peut donner aux machines plus qu’une touche humaine.

Appelé mousse artificiellement innervée, ou AiFoam, le nouveau matériau – qui est doux et se sent comme une éponge – imite le sens humain du toucher, peut détecter les objets à proximité sans réellement se toucher et se répare lorsqu’il est endommagé. Par rapport à d’autres matériaux conventionnels, AiFoam est la première mousse intelligente au monde qui remplit ces fonctions simultanément, rendant potentiellement les robots plus intelligents et interactifs. Ce matériau révolutionnaire a été développé pendant deux ans par une équipe dirigée par le professeur adjoint Benjamin Tee du département NUS de science et génie des matériaux et de l’Institut pour l’innovation et la technologie de la santé (iHealthtech).

«Nous voulons montrer qu’il est possible de reproduire le sens humain du toucher dans un robot, ce qui ouvre un nouveau paradigme dans l’interaction entre l’homme et la machine pour des applications futures», a déclaré le professeur Asst Tee.

L’invention a été publiée dans Communications de la nature.

Équiper les robots de sens humains

Le sens humain du toucher permet aux gens de manipuler des objets et d’opérer efficacement dans des environnements inconnus. Lorsque les machines qui interagissent avec les humains possèdent cette capacité, le mouvement robotique peut être plus fluide, plus sûr et plus prévisible.






Crédit: Université nationale de Singapour

Prenons par exemple des machines telles que les robots de nettoyage et les serveurs robotiques. S’ils peuvent détecter la présence humaine à distance et utiliser les informations pour déduire les intentions humaines, ils peuvent réagir plus rapidement et éviter d’entrer en collision avec des personnes, en particulier dans les zones surpeuplées.

Bien que certaines peaux électroniques avancées puissent ressentir une pression lorsqu’elles entrent en contact direct avec un objet, aucune n’est capable de détecter la direction du mouvement des objets adjacents car cela nécessite des capacités de détection plus complexes. L’équipe NUS a décidé de mener des recherches pour trouver une solution pour relever ce défi technologique.

AiFoam: Aider les robots à mieux répondre à leur environnement

AiFoam est un polymère hautement élastique créé en mélangeant une substance de type Téflon, connue sous le nom de fluoropolymère, avec un tensioactif qui abaisse la tension superficielle. Le résultat est un matériau qui, lorsqu’il est séparé en morceaux, se fond facilement en un seul morceau. L’équipe a ensuite infusé le matériau avec des particules métalliques microscopiques qui permettent à la mousse de détecter la présence d’un objet capacitif comme un doigt humain.

L’équipe NUS a décidé de développer une telle mousse car elle peut être rendue plus sensible par rapport aux feuilles minces conventionnelles. La douceur de la mousse peut également être mieux contrôlée en modifiant le rapport quantité d’air sur matériau. La mousse permet également au matériau de mieux détecter la proximité de la présence humaine par rapport à d’autres matériaux e-skin couramment utilisés tels que les silicones. En fait, AiFoam est capable de détecter la présence de doigts humains à quelques centimètres de distance. Sa formulation unique lui permet de détecter plus efficacement la présence humaine, contrairement aux autres capteurs de proximité qui utilisent généralement la lumière et les réflexions, ce qui peut entraîner des taux de faux positifs ou négatifs plus élevés.

«En ayant une mousse avec notre formulation spéciale, nous pouvons détecter facilement à la fois la pression et la proximité», a déclaré Asst Prof Tee.

Pour imiter les terminaisons nerveuses sensibles de la peau humaine, les chercheurs ont intégré de fines électrodes en forme de cylindre sous la surface de la mousse. Ils sont capables de détecter la direction de la force appliquée, pas seulement la quantité de force. Cela permettrait aux robots de mieux comprendre les intentions humaines, ou de savoir qu’un objet en contact est sur le point de glisser, afin qu’ils puissent réagir plus rapidement et de manière plus appropriée.

Le surfactant contenu dans la mousse lui permet de s’auto-cicatriser même après avoir été coupé, ce qui le rend idéal pour une utilisation dans des applications telles que les prothèses. La mousse peut être étirée à plus du double de sa longueur – de 230% – sans se rompre. Pour guérir les coupures, les chercheurs l’ont chauffé à 70 degrés Celsius pendant quatre jours. Le matériau a cicatrisé environ 70% et pouvait encore être étiré jusqu’à presque deux fois sa longueur (180%).

Applications futures

L’équipe NUS explore des partenariats avec des sociétés de robotique, ainsi que de chercher à étendre l’utilisation d’AiFoam à des domaines tels que la robotique et les prothèses, pour permettre des interactions plus fluides entre les humains et les machines.

« Les propriétés d’auto-guérison d’AiFoam, ainsi que sa sensibilité à une force de contact, permettront aux robots de mieux juger l’intention humaine et de construire une future génération de robots qui réagiront aux changements environnementaux plus rapidement et plus efficacement », a déclaré le professeur Asst. Tee.


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Plus d’information:
Mousses auto-cicatrisantes artificiellement innervées sous forme de peaux de capteur piézo-impédance synthétiques. Nat Commun 11, 5747 (2020). doi.org/10.1038/s41467-020-19531-0

Fourni par l’Université nationale de Singapour

Citation: Des chercheurs créent AiFoam pour que les robots interagissent intelligemment avec leur environnement (2021, 10 mai) récupéré le 10 mai 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-05-aifoam-robots-interact-intelligently.html

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