🖐️ Cette peau électronique permet aux robots de "ressentir" la douleur

Alors que la plupart des avancées technologiques actuelles en robotique concernent l'intelligence artificielle, cette fois c'est sur un tout autre registre qu'ont travaillé une équipe de chercheurs chinois. Leur recherche, récemment publiée dans ]Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), concerne le développement d'une capacité à "ressentir" la douleur.

Autrement dit, avec cette technologie, les robots pourraient bientôt acquérir une forme de perception de la douleur et une capacité à développer des réflexes autonomes, en réagissant à cette douleur avec une rapidité inédite. Cette évolution a été rendue possible grâce à une interface tactile inspirée du système nerveux humain.

Une réponse plus rapide que le traitement central

Les peaux électroniques actuelles fonctionnent en général comme des réseaux de capteurs de pression. Elles sont capables de détecter un contact, mais l'interprétation de la puissance de ce dernier (et donc la sévérité de la "blessure") sont traitées dans une unité centrale. Ce processus, aussi rapide soit-il, génère inévitablement une latence entre la détection du contact et l'action éventuelle. Ce délai peut avoir des conséquences matérielles non négligeables.

Chez l'Homme, la réaction à une stimulation interprétée comme nocive (coup, chaleur extrême, blessure), est beaucoup plus directe. En effet, les neurones sensoriels de la peau envoient un signal électrique à la moelle épinière, qui à son tour va ordonner la contraction musculaire visant à éloigner la partie du corps concernée. Ce réflexe est si rapide qu'il intervient avant même que le cerveau ne perçoive la douleur. Il constitue ainsi un système de protection optimisé par des millions d'années de sélection naturelle.

C'est ce système que les scientifiques ont tenté de transposer. La peau neuromorphique qu'ils ont créée génère des signaux distincts selon l'intensité de la pression. Si l'intensité mesurée est en deçà d'un certain seuil, les informations sont transmises au processeur principal pour une analyse classique. Dans le cas inverse, un circuit dédié déclenche une réaction motrice immédiate.

Une architecture inspirée du vivant et modulaire

La structure de cette peau artificielle s'organise en plusieurs couches. La plus externe imite l'épiderme de l'Homme, offrant une enveloppe protectrice. En-dessous de cette première couche, une matrice de capteurs et de microcircuits joue le même rôle que les terminaisons nerveuses et les voies de transmission humaines. Cette couche est en mesure de générer des impulsions électriques, dont la fréquence et l'amplitude véhiculent une information précise.

Le système intègre également une fonction d'auto-surveillance continue: en l'absence de contact, la peau émet à intervalles réguliers de faibles impulsions qui sont captées par le contrôleur central, ce dernier interprétant ainsi que "tout va bien". Ce système permet de détecter une panne ou une lésion physique: si les impulsions cessent à un endroit précis, le robot peut localiser la zone endommagée et en informer un opérateur, tout en adaptant son comportement pour compenser cette perte de sensibilité.

Enfin, chaque section de la peau peut être comparée à une pièce de Lego, pouvant être détachée et remplacée individuellement en quelques secondes. Ce système évite le besoin de réparations ou du remplacement de l'ensemble du revêtement tactile, améliorant ainsi la robustesse et la facilité d'utilisation à long terme.