Une peau électronique bionique capable de détecter les gouttelettes et qui pourrait encore améliorer la perception robotique
Conception du DES bionique autoalimenté. a) Illustration schématique du système nerveux tactile humain et du système de détection DES bionique pour la perception et la reconnaissance de l’environnement des gouttelettes. b) Structure détaillée du DES bionique. L’unité d’électrode est délicatement conçue comme une structure ramifiée. c) Configurations d’électrodes entrelacées en co-couches et vue agrandie de la connexion structurée de survol. Crédit : Xu et al.
Ces dernières années, de nombreuses équipes de recherche ont tenté de concevoir des peaux artificielles dotées de propriétés électroniques pour des robots humanoïdes, des prothèses intelligentes et d’autres systèmes bio-inspirés. Ces peaux pourraient détecter les textures et les propriétés tactiles des objets, permettant à divers systèmes de planifier leurs actions en fonction des informations qu’elles détectent.
Des chercheurs de l’Université Donghua et de l’Université nationale de Singapour ont récemment développé une nouvelle peau électronique (e-skin) qui peut également percevoir des informations liées au glissement de liquides sur des objets. Cette e-skin, présentée dans un article publié dans Nature Communicationspeut convertir les comportements dynamiques de glissement des gouttelettes en signaux électriques, qui sont ensuite transmis à un indicateur.
« Notre e-skin (DES) en forme de gouttelettes est conçue pour améliorer la capacité des robots intelligents à détecter les environnements de gouttelettes, réduisant ainsi l’écart entre l’e-skin robotique et la peau humaine dans la perception des gouttelettes », a déclaré Yunlong Xu, premier auteur de l’article, à Tech Xplore. « En effet, il n’existe actuellement aucune e-skin capable de percevoir en profondeur le comportement de glissement des gouttelettes de liquide. »
Les humains sont capables de détecter le glissement des gouttes de liquide sur leur peau, ce qui peut s’avérer utile pour réaliser des tâches manuelles dans des environnements humides. Pour reproduire cette capacité dans leur e-skin, Bai et ses collègues se sont inspirés d’un phénomène quotidien, à savoir celui d’un ballon de football roulant sur un carrelage.
« Ce travail a été principalement réalisé par l’équipe de l’Université de Donghua, avec l’optimisation expérimentale et la révision de l’article par Chengkuo Lee et Zhongda Sun de l’Université nationale de Singapour, ainsi que l’aide de Zhiqing Bai pour la révision de l’article », a déclaré Xu. « Notre e-skin est basé sur un mécanisme triboélectrique, c’est-à-dire l’électrification par contact et l’induction électrostatique entre la goutte et l’e-skin. »
Le DES créé par cette équipe de chercheurs est constitué d’un réseau entrelacé d’électrodes. Ces électrodes peuvent détecter divers comportements de glissement dynamique des gouttelettes, en utilisant la friction qu’elles produisent pour les convertir en signaux électriques.
« La perception du comportement glissant de la gouttelette est principalement attribuée à la conception d’un réseau ingénieux d’électrodes entrelacées en couches », explique Xu. « Celles-ci sont constituées de deux séries d’électrodes sur la même couche qui ne sont pas conductrices l’une vers l’autre. Notre conception garantit également que la distance d’induction entre la gouttelette et chaque série d’électrodes est la même. »
Une fois que la peau électronique a converti le comportement des gouttes glissantes en signaux électriques, elle envoie un flux visuel de ces comportements à un indicateur. La peau peut également surveiller la direction dans laquelle les gouttes s’écoulent et contrôler les fuites d’eau.
« Cet article fournit une peau électronique de gouttelette bionique auto-alimentée pour percevoir en profondeur les comportements de glissement des gouttelettes en convertissant divers comportements de glissement dynamique des gouttelettes en signaux électriques, dotant ainsi les dispositifs robotiques intelligents d’une perception augmentée dans les environnements de gouttelettes courants », a déclaré Xu.
La peau électronique présentée dans cet article récent pourrait bientôt être intégrée dans des systèmes robotiques réels pour évaluer plus avant ses performances. À l’avenir, elle pourrait contribuer au développement de robots humanoïdes dotés de capacités de détection tactile plus avancées, réduisant ainsi encore davantage l’écart entre la perception sensorielle humaine et celle des robots.
« Notre DES bionique réduit considérablement l’écart entre la peau électronique artificielle et la peau humaine en termes de capacité de perception, et apporte des applications prometteuses dans les domaines militaire, du sauvetage et de la vie quotidienne », a ajouté Xu. « Nous prévoyons désormais de continuer à optimiser sa sensibilité et ses capacités anti-interférences, et d’utiliser l’apprentissage automatique pour activer ses capacités de perception plus puissantes. »
Plus d’information:
Yunlong Xu et al, Bionic e-skin avec détection précise du glissement des gouttelettes multidirectionnelles pour une perception robotique améliorée, Nature Communications (2024). DOI : 10.1038/s41467-024-50270-8
© 2024 Réseau Science X
Citation:Une e-skin bionique détectant les gouttelettes qui pourrait encore améliorer la perception robotique (2024, 6 août) récupéré le 6 août 2024 à partir de
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