8 Juil, 2021

Des chercheurs de Singapour créent AiFoam pour que les robots interagissent intelligemment avec leur environnement

Biotechnologie, Electronique, Informatique, Logiciel, Matériel, NTIC, Technologie

AiFoam a été créé par une équipe dirigée par le professeur adjoint Benjamin Tee (à gauche). M. Guo Hongchen (à droite), membre de l’équipe de recherche, tient un échantillon de la mousse intelligente

Une nouvelle création pourrait donner aux machines un sens du toucher semblable à celui d’un humain pour mieux juger les intentions humaines et répondre aux changements de l’environnement

Les robots et les machines deviennent de plus en plus intelligents avec les progrès 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 ressemble à une éponge – imite le sens du toucher humain, peut détecter les objets à proximité sans réellement les 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 sur deux ans par une équipe dirigée par le professeur adjoint Benjamin Tee du département de science et d’ingénierie des matériaux du NUS et de l’Institute for Health Innovation & Technology (iHealthtech) .

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

Equiper les robots de sens humains

Le sens du toucher humain 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.

Prenons l’exemple de machines telles que les robots de nettoyage et les serveurs robotisés. 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 les gens, en particulier dans les zones surpeuplées.

Alors que certaines peaux électroniques avancées peuvent détecter la 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 semblable au téflon, connue sous le nom de fluoropolymère, avec un tensioactif qui abaisse la tension superficielle. Le résultat est un matériau qui, une fois séparé en morceaux, fusionne 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 de peau électronique 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 à d’autres capteurs de proximité qui utilisent généralement la lumière et les reflets, ce qui peut entraîner des taux de faux positifs ou négatifs plus élevés.

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

Pour imiter les terminaisons nerveuses sensibles de la peau humaine, les chercheurs ont intégré de fines électrodes cylindriques 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 tensioactif contenu dans la mousse lui permet de s’auto-cicatriser même après avoir été coupé, ce qui la rend idéale pour une utilisation dans des applications telles que les prothèses. La mousse peut être étirée à plus de deux fois sa longueur – de 230 pour cent – sans se rompre. Pour guérir les coupures, les chercheurs l’ont chauffé à 70 °C pendant quatre jours. Le matériau a guéri à environ 70 pour cent et pouvait encore être étiré à presque deux fois sa longueur (180%).

Applications futures

L’équipe NUS explore des partenariats avec des entreprises de robotique, et cherche à étendre l’utilisation d’AiFoam à des domaines tels que la robotique et les prothèses, afin de permettre des interactions plus transparentes 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 rapidement et plus efficacement aux changements environnementaux », a expliqué le professeur adjoint Benjamin Tee.