La Chine développe une peau électronique neuromorphique permettant aux robots humanoïdes de ressentir la douleur et d'y réagir.
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Des chercheurs chinois ont mis au point une peau électronique robotique neuromorphique qui permet aux robots humanoïdes de ressentir le toucher, de détecter les blessures et de réagir aux contacts nocifs par des mouvements rapides et réflexes inspirés du système nerveux humain.
Cette innovation remédie à une limitation de longue date en robotique. Lorsqu'un être humain touche un objet dangereusement chaud ou tranchant, les nerfs sensoriels envoient des signaux directement à la moelle épinière, déclenchant un retrait quasi instantané avant même que le cerveau n'ait pleinement assimilé la douleur.
Cette réaction réflexe contribue à prévenir les blessures graves.
Les robots humanoïdes, en revanche, reposent généralement sur un traitement centralisé. Les données des capteurs doivent être transmises à une unité centrale de traitement, analysées, puis converties en commandes motrices.
Même de légers retards dans ce processus peuvent entraîner des dommages, d'autant plus que les robots évoluent de plus en plus souvent à proximité des humains.
À mesure que les robots quittent les environnements industriels contrôlés pour investir les foyers, les hôpitaux et les espaces publics, les chercheurs affirment qu'ils ont besoin de moyens d'interaction plus instinctifs avec leur environnement.
La nouvelle peau électronique neuromorphique pour robots est conçue pour doter les machines de cette capacité.
Au-delà du simple toucher
La plupart des peaux robotiques existantes fonctionnent comme des capteurs de pression, détectant le contact sans en comprendre la gravité.
Ils peuvent enregistrer qu'un objet a touché le robot, mais ne peuvent pas déterminer si l'interaction est potentiellement dangereuse.
La peau électronique robotique neuromorphique, ou peau NRE, va plus loin en imitant la façon dont la peau biologique traite les informations sensorielles.
Il utilise une architecture hiérarchique d'inspiration neuronale qui convertit les entrées tactiles en trains d'impulsions électriques similaires aux signaux transmis par les nerfs humains.
La peau est constituée de quatre couches. La couche la plus externe agit comme une surface protectrice semblable à l'épiderme humain.
En dessous se trouvent des capteurs et des circuits qui fonctionnent comme des nerfs sensoriels, surveillant constamment la pression, la force et l'intégrité structurelle.
Même sans contact, la peau envoie des impulsions électriques périodiques au processeur central du robot, signalant ainsi que le système fonctionne normalement.
Si la peau est coupée ou endommagée, ces impulsions s'arrêtent, permettant au robot de détecter la blessure et d'en identifier l'emplacement.
Réflexes sans réflexion
Lors du contact, la peau génère des impulsions électriques qui codent des informations sur la pression appliquée. Dans des conditions normales, ces signaux sont acheminés vers le processeur central pour interprétation.
Cependant, lorsque la force dépasse un seuil prédéfini indiquant une douleur ou un dommage potentiel, le système réagit différemment.
Un signal haute tension est envoyé directement aux moteurs du robot, court-circuitant le processeur central et déclenchant un réflexe immédiat, comme le retrait d'un bras.
« Notre peau électronique robotique neuromorphique présente une architecture hiérarchique d'inspiration neuronale permettant une détection tactile haute résolution, une détection active de la douleur et des blessures grâce à des réflexes locaux, et une réparation modulaire à dégagement rapide », ont écrit les chercheurs.
« Cette conception améliore considérablement le toucher robotique, la sécurité et l'interaction intuitive homme-robot pour les robots de service empathiques . »
Le revêtement est également conçu pour une maintenance rapide. Il se compose de patchs magnétiques et modulaires qui peuvent être détachés et remplacés rapidement, permettant ainsi de réparer les zones endommagées en quelques secondes plutôt que de nécessiter une intervention importante.
L'équipe de recherche travaille actuellement à améliorer la sensibilité du système afin qu'il puisse traiter avec précision plusieurs points de contact simultanés, une exigence clé pour les robots opérant dans des environnements humains complexes et imprévisibles, selon les Actes de l'Académie nationale des sciences .
https://interestingengineering.com/ai-robotics/robotic-skin-gives-humanoids-pain
https://www.cam.ac.uk/stories/robotic-skin