Crédit : Georgia Institute of Technology
La plupart des appareils domotiques nécessitent une alimentation électrique. Il faut les brancher, les recharger ou remplacer leurs piles à un moment donné. Des chercheurs de Georgia Tech pensent avoir trouvé une solution plus efficace : de petites étiquettes métalliques capables de signaler l’ouverture d’une porte ou d’un tiroir, de compter les répétitions à la salle de sport, ou même de suivre l’utilisation des toilettes par les personnes âgées. Ces étiquettes sont sans pile, silencieuses, respectueuses de la vie privée et ne coûtent que quelques centimes chacune. Elles sont plus petites qu’une pièce de 1 centime.
Comme d’autres capteurs domotiques, ces étiquettes sont conçues pour être fixées sur un meuble ou un cadre de porte, par exemple, à l’aide d’un support imprimé en 3D. Une petite languette est fixée à la porte ou au tiroir correspondant. À l’ouverture, la languette heurte un disque métallique, déclenchant une brève impulsion ultrasonique imperceptible à l’oreille humaine mais détectable par un appareil portable qui enregistre l’activité.
La forme de l’étiquette métallique — un petit disque avec un trou au centre comme une rondelle plate et diverses découpes le long du bord extérieur — détermine la fréquence du son, ce qui permet d’identifier chaque étiquette de manière unique.
« Ces empreintes digitales uniques peuvent servir à la détection dans une maison intelligente, ou à ce que nous appelons la « reconnaissance d’activité » », explique Yibo Fu, doctorant en robotique qui a dirigé le développement de ces étiquettes avec d’autres chercheurs en ingénierie et en informatique. Ces travaux de recherche sont publiés dans la revue Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies .
Selon Fu, ces étiquettes pourraient être fixées aux robinets pour surveiller la consommation d’eau ou aux abattants des toilettes pour alerter les aidants qu’une personne âgée pourrait avoir besoin d’aide aux toilettes. Fixées aux haltères en salle de sport, elles pourraient compter les flexions ou les développés. Les versions à bouton-poussoir permettraient aux utilisateurs de déclencher un chronomètre ou d’enregistrer une activité.
Fu a récemment présenté ces tags sur Instagram dans une vidéo virale qui cumule déjà 1,6 million de vues, 150 000 mentions « J’aime » et des centaines de commentaires. Parmi les réactions, on trouve des suggestions d’autres utilisations et des appels à une campagne de financement participatif pour les concrétiser.
« Nous avons reçu des commentaires très intéressants de personnes issues d’autres domaines », a déclaré Fu. « L’une d’elles a évoqué l’utilisation de ces étiquettes dans les systèmes d’archivage, notamment pour les grandes étagères et les bibliothèques de boîtes. Lorsqu’on retire une boîte ou qu’on en range une nouvelle, le mouvement est rapide et les étiquettes permettent de savoir précisément ce qui a été ouvert, fermé ou archivé. Une autre personne a mentionné le suivi de l’emplacement de milliers de poubelles et de conteneurs de recyclage dans les systèmes de gestion des déchets. »
« Ce sont des scénarios plus spécifiques, mais c’était intéressant de voir ces commentaires et ces idées. »
Bolei Deng, de l’École d’ingénierie aérospatiale Daniel Guggenheim, est spécialisé dans les vibrations et les ondes, et notamment dans l’influence de la géométrie d’un objet sur sa résonance. Avec son équipe, il a créé un outil de modélisation et de simulation pour concevoir des disques métalliques capables de générer des fréquences ultrasonores spécifiques lorsqu’ils sont frappés.
Leurs simulations ont permis d’identifier près de 1 300 conceptions initiales, chacune produisant une fréquence unique dans la gamme des ultrasons. Ces fréquences sont supérieures à 20 kilohertz, soit la limite supérieure des sons audibles par l’oreille humaine. L’équipe a utilisé 15 de ces conceptions lors de ses tests.
Crédit : Georgia Institute of Technology
« On pourrait sélectionner 20, 50 ou même 100 modèles et ça fonctionnerait probablement quand même », a déclaré Deng. « Et avec une conception plus soignée, je pense que le nombre total d’étiquettes disponibles pourrait être très important — facilement plusieurs milliers — car la gamme de fréquences ultrasonores est très large. »
L’utilisation des ultrasons présente des avantages qui vont au-delà de leur insensibilité à l’oreille humaine. Ils sont faciles à repérer, même dans des environnements bruyants. De plus, leur portée est limitée : seuls les microphones situés à proximité peuvent « entendre » l’étiquette. Cela rend ces dispositifs intrinsèquement privés, a expliqué Deng, car personne d’autre ne détecterait leur activité à moins d’un mètre environ.
Pour simplifier leur système, les chercheurs ont également opté pour une autre méthode : ils n’ont pas utilisé d’algorithmes d’apprentissage automatique complexes pour détecter les signatures ultrasonores. Ils ont plutôt créé un algorithme basé sur des règles simples et prédéfinies. Grâce à cette approche, l’identification des signaux requiert peu de puissance de calcul et d’énergie électrique.
En collaboration avec Deng, Fu a travaillé sur les étiquettes avec Alexander Adams et Josiah Hester, chercheurs à l’École d’informatique interactive. « Il s’agit d’une véritable collaboration entre l’informatique et l’ingénierie », a déclaré Fu. « Il y a la simulation physique, mais aussi les calculs nécessaires à la conception de l’algorithme de lecture des signaux. »
https://coe.gatech.edu/news/2026/04/batteries-not-included-or-required-these-smart-home-sensors
