Une peau tactile imprimée en 3D pour la robotique

Des chercheurs britanniques sont parvenus à imprimer en 3D une peau répliquant la sensibilité du bout des doigts humains. Ce derme artificiel pourrait permettre de doter les robots comme les membres prothétique d’un vrai sens du toucher.

Rendre les robots plus adroits

Les machines peuvent battre le meilleur joueur d’échecs du monde, mais elle sont incapables de manipuler une pièce d’échecs aussi bien qu’un bébé. Ce manque de dextérité est en partie dû au fait que les préhenseurs artificiels n’ont pas le sens du toucher des doigts humain. Or c’est bien cette surface interactive qui guide nos mains lorsque nous ramassons et manipulons des objets.

Deux articles publiés dans le Journal of the Royal Society Interface esquissent la première étude approfondie sur le sujet. Objet de ces expérience effectuées fin 2021 : un bout de doigt artificiel couplé à des enregistrements neuronaux. Dirigée par le professeur de robotique Nathan Lepora, la recherche vient du département d’ingénierie des mathématiques de l’Université de Bristol.

Imprimer une peau tactile en 3D

“Notre travail s’évertue à comprendre comment la structure interne de la peau humaine génère notre sens du toucher. Il s’agit d’un sujet passionnant dans le domaine de la robotique douce. Si nous pouvions imprimer en 3D de la peau tactile, nous pourrions rendre les robots plus adroits ou améliorer considérablement la performance des mains prothétiques en leur donnant un sens du toucher intégré”, indique le professeur Lepora.

Le professeur Lepora et ses collègues ont recréé le sens du toucher au bout de doigts artificiels à l’aide d’un maillage imprimé en 3D. Constitué de papilles en forme d’épingle sur la face inférieure de la peau, ils imitent les papilles dermiques situées sur le derme humain. Les papilles sont fabriquées sur des imprimantes 3D avancées capables de mélanger des matériaux mous et durs pour créer des structures complexes, comme celles que l’on trouve en biologie.

Une peau artificielle capable de “sentir” les formes

“Nous avons découvert que notre bout de doigt tactile imprimé en 3D était capable de produire des signaux nerveux ! Et ces derniers se montraient similaires aux enregistrements de vrais neurones tactiles. Les nerfs tactiles humains transmettent des signaux provenant de diverses terminaisons nerveuses appelées mécanorécepteurs ; ces derniers peuvent signaler la pression et la forme d’un contact. Notre bout de doigt artificiel imprimé en 3D était en capacité de “sentir” les stries et les formes ; on lui a même découvert une correspondance étonnamment proche aux données neuronales”, a déclaré le professeur Lepora

La recherche a trouvé une correspondance remarquablement étroite entre les signaux nerveux humains et le bout du doigt artificiel ; seul bémol, ce dernier n’était pas aussi sensible aux détails. Pour le professeur le problème vient de la trop grande épaisseur de la peau imprimée en 3D. Son équipe explore donc maintenant comment imprimer en 3D des structures à l’échelle microscopique de la peau humaine. Et de conclure : “notre objectif est de rendre la peau artificielle aussi sensible, voire meilleure, que la peau humaine”.

© University of Bristol.