Les robots peuvent désormais « voir » le toucher grâce à un nouveau capteur tactile à changement de couleur.
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Cette idée novatrice a été inventée par Giacomo Sasso, chercheur postdoctoral à l'École d'ingénierie et de science des matériaux de l'Université Queen Mary de Londres. Elle consiste à transformer des forces invisibles en motifs colorés dynamiques, permettant ainsi l'émergence instantanée de cartes haute résolution du contact, de la déformation et de la pression. Lorsqu'une pression est appliquée sur une surface sensible souple, le matériau produit des couleurs structurelles spatialement variables, capturables immédiatement à l'aide d'un appareil photo standard, ce qui élimine le besoin d'algorithmes de reconstruction complexes.
Cette technologie permet le développement d'une pince robotisée assemblant des composants à l'échelle micrométrique avec la précision requise pour la fabrication de haute précision, où chaque variation de force, même infime, est visible en temps réel. Elle peut également avoir un impact significatif dans le domaine de la santé, où une prothèse externe (membre artificiel) peut bénéficier d'un toucher plus précis lors de tâches quotidiennes ou cliniques délicates. Parallèlement, elle peut permettre aux systèmes chirurgicaux de distinguer les tissus sains des tissus anormaux en détectant directement les variations de pression grâce à la réponse colorimétrique du matériau.
Contrairement aux capteurs tactiles traditionnels, ce nouveau système intègre la détection directement dans le matériau. Les interactions mécaniques sont transformées en champs de couleur qu'une caméra USB à bas coût peut lire en temps réel. Ce projet ambitieux a déjà permis d'obtenir des résultats probants, constituant ainsi la première solution en temps réel dans ce domaine.
« Vous n'imaginez pas la quantité d'informations générées lorsque votre doigt appuie sur un interrupteur . La main humaine possède plus de 10 000 mécanorécepteurs pour accomplir cette fonction, et pourtant, la détection tactile reste l'un des principaux défis de la robotique . Nous étions ravis de pouvoir capturer les crêtes des doigts, car aucune technologie existante ne permet de reproduire une telle densité de capteurs avec une telle simplicité et à une telle échelle. L'idée maîtresse de ce projet était de sortir des sentiers battus : au lieu d'intégrer des réseaux de capteurs denses et complexes, la détection est intégrée au matériau lui-même, où les signaux mécaniques sont directement transformés en champs de couleur et capturés à l'aide d'une simple caméra USB à bas coût », explique Giacomo Sasso . On obtient ainsi des cartes de pression détaillées tout en simplifiant l'architecture du système.
Les co-auteurs de ce projet, issus des universités de Florence, de Trieste et de Trente en Italie, s'accordent à dire que « ce qui est particulièrement puissant, c'est que l'information est déjà contenue dans le signal lumineux. On ne reconstruit plus le toucher, on l'observe directement », explique le professeur James Bustfield.
L'idée est née de la nécessité de surmonter un compromis persistant dans la détection tactile basée sur la vision : les systèmes à haute résolution nécessitent généralement des pipelines de calcul lourds pour reconstruire la géométrie du contact, ce qui introduit de la latence, tandis que les systèmes plus rapides sacrifient souvent les détails spatiaux.
La collaboration étroite entre le professeur Federico Carpi , de l'Université de Florence, et le professeur Busfield, réunit deux univers de recherche : la robotique souple et la science des matériaux. S'appuyant sur des années de travaux sur les capteurs extensibles et la caractérisation des polymères, l'équipe a progressivement perfectionné sa capacité à coupler la souplesse mécanique à la détection fonctionnelle.
Dans ce contexte, les matériaux mécanochromiques représentent une nouvelle voie : au lieu de recourir à une microélectronique de pointe pour interpréter la déformation (taxels), le matériau lui-même devient le milieu de détection, codant directement l'interaction mécanique en signaux optiques visibles.