Une technologie tactile réaliste dévoilée au British Science Festival
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Un appareil du bout des doigts qui imite fidèlement la sensation d'interaction avec des objets réels, développé par une équipe dirigée par des chercheurs de l'UCL (University College London), ouvre la voie à des applications dans le diagnostic de la perte du toucher, les appels vidéo, la chirurgie robotique et la gestion des déchets dangereux.
L'étude, publiée dans Nature Communications , décrit le développement de la nouvelle technologie tactile, qui permet de fournir un retour d'information réaliste au bout du doigt humain pour simuler le toucher plus naturellement que les appareils précédents.
La conception plus réaliste de cette technologie signifie qu’elle aidera à mieux comprendre les complexités de notre sens du toucher, avec un large éventail d’applications déjà envisagées.
L'une des applications potentielles de cette technologie est l'amélioration du diagnostic des patients souffrant de perte de sensibilité. Actuellement, le diagnostic est posé par un clinicien qui touche la peau avec des brosses à fibre unique de poids croissant et demande au patient s'il peut la sentir, ce qui lui donne une indication de l'emplacement de la perte de sensibilité et de son intensité.
Le système haptique bioinspiré (BAMH) pourrait être utilisé pour automatiser ce processus, l'accélérer, libérer du temps aux cliniciens et fournir davantage de données empiriques sur lesquelles fonder les diagnostics.
Le professeur Helge Wurdemann, auteur de l’étude et membre du département Mechanical Engineering de l’UCL, a déclaré : « Le système BAMH améliore notre capacité à quantifier à la fois la sensibilité (l’intensité minimale de stimulus requise pour que les humains perçoivent un toucher) et la différenciation des stimuli dans les doigts humains. En réduisant la subjectivité des méthodes de diagnostic actuelles, nous pensons que le système peut améliorer considérablement ce processus. »
L'équipe dispose d'une autorisation éthique pour mener un essai clinique afin de tester cette application, qui est actuellement en cours de mise en place.
Une autre application potentielle de la technologie est l’amélioration des techniques de chirurgie robotique.
Le Dr Sara Abad, auteure de l’étude et membre du département Mechanical Engineering de l’UCL, a déclaré : « Les chirurgiens peuvent sentir la différence entre les tissus cancéreux et les tissus normaux avec leurs mains, par exemple, ce qui les aide à définir les marges d’une tumeur avant de l’enlever. Mais s’ils effectuent une opération à l’aide de bras robotisés, que ce soit dans la salle ou à distance, cette capacité tactile est perdue. »
« Nous pensons que le système BAMH peut restituer une partie de cette sensation, et nous espérons mener des essais cliniques pour tester cette théorie dans un avenir proche. »
La complexité de la perception tactile humaine a longtemps été un obstacle au développement d’appareils tactiles efficaces, ce qui a souvent pour conséquence de créer des systèmes qui peinent à fournir un retour d’information intuitif et réaliste. Le système BAMH, inspiré du fonctionnement de la perception humaine, répond à ces défis en stimulant les quatre principaux types de récepteurs tactiles de la peau humaine.
Le professeur Wurdemann explique : « Le sens du toucher chez l'homme implique des sensations captées par quatre types de récepteurs, présents dans des proportions différentes dans différentes zones du bout des doigts. Certains sont plus aptes à détecter les bords, par exemple, tandis que d'autres sont plus aptes à interpréter la texture. Lorsque nous touchons des objets, nous recevons un mélange complexe de stimuli qui nous aident à les percevoir avec précision. »
« Le système que nous avons développé peut produire des stimuli statiques et pulsés à différents endroits du bout du doigt, avec des niveaux d'intensité qui peuvent être inférieurs ou supérieurs au seuil de sensibilité humaine. Il est important de noter que ces stimuli sont délivrés dans une gamme de fréquences qui correspond à la sensibilité des récepteurs tactiles de la peau, ce qui permet une expérience tactile qui imite de près la sensation d'interaction avec des objets réels dans la vie quotidienne. »
Les impulsions délivrées par le système BAHM se situent dans la plage de sensibilité de 0 à 130 Hertz des récepteurs tactiles de la peau. Cela permet une activation plus précise des récepteurs tactiles sur les zones avant, inférieure et latérales du doigt, ce qui se traduit par une sensation plus précise et plus sélective.
L’étude a également révélé que la sensibilité des stimuli des doigts humains varie selon les différentes zones du bout des doigts et selon les différentes fréquences, soulignant l’importance de délivrer le bon type de stimulus à chaque zone du doigt pour obtenir une expérience plus réaliste et plus précise.
Le Dr Abad a déclaré : « Les systèmes de retour tactile existants nécessitent souvent une formation des utilisateurs pour qu’ils soient capables d’interpréter correctement les stimuli qu’ils ressentent, en partie parce que la gamme de sensations que les systèmes existants peuvent délivrer est limitée et aussi en raison de la rigidité de ces systèmes. Ce défi nous a amenés à nous demander : comment pouvons-nous stimuler la peau d’une manière qui puisse permettre un retour tactile plus naturel, réduisant ainsi le besoin de formation approfondie des utilisateurs ? »
« Pour résoudre ce problème, nous avons adopté une approche bio-inspirée, en nous concentrant sur la façon dont notre perception de caractéristiques telles que les bords des objets, les textures et l’élasticité de la peau dépend fortement des quatre principaux types de récepteurs présents dans notre peau. La technologie qui en résulte offre un moyen d’intégrer le toucher dans nos interactions sociales virtuelles et peut également servir d’outil de diagnostic de la perception tactile pour les patients qui souffrent d’une perte de sensibilité. »
Le samedi 14 septembre, le professeur Wurdemann et le Dr Abad Guaman ont présenté leur innovation au British Science Festival organisé à l'Université d'East London. Les participants au festival ont eu l'occasion de ressentir de leurs propres yeux comment cette technologie simule des sensations du monde réel sur leurs avant-bras, montrant ainsi comment les connexions numériques et réelles peuvent se rapprocher.
Le British Science Festival est une célébration annuelle de la science, de la technologie et de l'innovation qui se déroule chaque année dans un nouveau lieu. En 2024, le festival sera organisé par l'Université d'East London, ce qui en fera la première visite du festival à Londres depuis 2000.
https://www.ucl.ac.uk/news/2024/sep/realistic-touch-technology-unveiled-british-science-festival