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16 Fév, 2023

Un doigt bionique super sensible restitue des images 3D de ce qui se trouve en dessous

Un doigt bionique super sensible restitue des images 3D de ce qui se trouve en dessous

Image montrant un doigt bionique avec des écrans d’ordinateur montrant des modèles 3d.

La communauté médicale dispose de nombreux moyens pour voir sous notre peau, notamment les IRM, les rayons X et les sonogrammes. Aujourd’hui, des chercheurs de l’université chinoise de Wuyi ont créé un doigt robotisé qui pourrait offrir une autre façon d’analyser la forme humaine – en la palpant et en la poussant. Leur doigt bionique peut détecter des structures telles que les vaisseaux sanguins, les tissus et les os qui existent sous notre peau.

« Nous nous sommes inspirés des doigts humains, qui ont la perception tactile la plus sensible que nous connaissions », a déclaré l’auteur principal, Jianyi Luo, professeur à l’université. « Par exemple, lorsque nous touchons notre propre corps avec nos doigts, nous pouvons sentir non seulement la texture de notre peau, mais aussi le contour de l’os situé en dessous. »

Le doigt bionique ressemble en fait plus à un pistolet à tatouage qu’à un doigt. Il fonctionne en frappant de manière répétée une surface avec une petite pointe en forme d’aiguille, tout en balayant méthodiquement la zone d’avant en arrière. La pointe est constituée de fibres de carbone qui se compriment plus ou moins lorsqu’elles rencontrent des matériaux plus ou moins durs.

En se basant sur sa propre contraction ainsi que sur la réaction du matériau qu’il rencontre, le doigt bionique est ainsi capable de créer des images tridimensionnelles de ce qu’il touche. Non seulement la surface du matériau est scannée, mais les structures sous-jacentes sont également restituées en 3D. À cet égard, il va un peu plus loin que le système de doigt bionique à détection de forme mis au point au MIT il y a quelques années, et que la BionicSoftHand créée avant lui.

« Notre doigt bionique va plus loin que les capteurs artificiels précédents, qui étaient uniquement capables de reconnaître et de distinguer les formes externes, les textures de surface et la dureté », a déclaré le co-auteur de l’étude, Zhiming Chen, maître de conférences à l’université de Wuyi.

Lors des tests, le doigt a été confronté à une variété de structures à cartographier. Il s’agissait notamment d’une lettre « A » rigide recouverte d’une couche de silicone souple, ainsi que d’une variété d’autres formes allant du souple au dur, également enveloppées de silicone. Le doigt a non seulement été capable de cartographier facilement la lettre « A » rigide, mais il a également réussi à identifier des formes molles sous du silicone souple.

Pour voir comment le doigt bionique pourrait se comporter en termes de cartographie humaine, l’équipe de recherche a créé des structures composées d’os artificiels et de tissu « musculaire » en silicone. Ils ont ensuite constaté que le toucher de la sonde était suffisamment sensible pour trouver même des vaisseaux sanguins simulés intégrés dans le tissu artificiel.

« Semblable à la palpation d’un médecin, le doigt bionique peut reconnaître les structures tissulaires simples du corps humain, mais il reste du travail à faire pour la reconnaissance de structures 3D complexes », écrivent les chercheurs. « De manière significative, le doigt bionique peut reconstruire le profil 3D des structures tissulaires, rendant la palpation visuelle et scientifique. Dans l’ensemble, ces résultats montrent les fantastiques perspectives de la tomographie tactile sous la surface pour une application dans le corps humain. »

Les chercheurs pensent également que le système de doigt bionique pourrait être utile pour détecter les erreurs dans les appareils électroniques flexibles, tels que les batteries portables alimentées par la sueur et les écrans extensibles. Pour tester cette théorie, ils ont fait passer le doigt sur un système de circuit flexible, et il a réussi à trouver un trou mal percé et une zone présentant une déconnexion qui empêcherait le système de fonctionner correctement.

« Cette technologie tactile ouvre une voie non optique pour le contrôle non destructif du corps humain et de l’électronique flexible », précise Jianyi Luo. « Ensuite, nous voulons développer la capacité de détection omnidirectionnelle du doigt bionique avec différents matériaux de surface. »

https://www.cell.com/cell-reports-physical-science/fulltext/S2666-3864(23)00012-7

https://www.eurekalert.org/news-releases/979174