a) La peau artificielle

     

      Si, aujourd’hui encore, l’image de l’éternel tas de ferraille nous vient tout de suite à l’esprit lorsqu'une personne prononce le mot « robot », il est très probable que, dans quelques années, les robots soient équipés d’une véritable peau. Il est vrai que la peau est un organe vital chez l’Homme : elle a, en effet, pour fonction d’envelopper l’ensemble du corps afin de le protéger des agressions de l’extérieur, mais aussi, de permettre aux êtes vivants de percevoir leur environnement grâce au toucher.

 

 


     Le défi pour les scientifiques est alors de créer une peau artificielle capable d’avoir les mêmes fonctions et caractéristiques que la peau humaine. Cependant ce challenge n’est pas aussi simple à relever puisque, pour le robot, créer une peau artificielle représente un triple défi : « elle doit protéger l’électronique du robot de la poussière et de l’humidité, lui donner des capacités tactiles, et résister à l’usure et à la déchirure, car contrairement à celle des êtres humains, la peau des robots ne se régénère pas » confie un chercheur de l’institut de robotique et mécatronique de la DLR, l’Agence spatiale allemande.

 


 

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Replee Q1 est une androïde conçue par les chercheurs de l'Université d'Osaka. Elle est dotée d'une peau artificielle en silicone lui permettant d'intéragir avec son environnement


 

      Malgré la difficulté à concevoir une peau artificielle de la même qualité que la notre, les progrès scientifiques et technologiques dans le domaine de l’haptique permettent d’ores et déjà aux chercheurs de fabriquer plusieurs prototypes de peau artificielle qui pourraient être utilisés en robotique.

 

 

 

      C’est ainsi que plusieurs laboratoires comme celui de la DLR ont mis au point une peau synthétique qui peut être faite de silicone ou de polyuréthane. En effet, le silicone a des propriétés physiques intéressantes, comme une grande flexibilité de sa chaîne polymérique, qui en fait un matériau souple et élastique. Des études ont ainsi montrées qu’une peau artificielle constituée de silicone pouvait se déformer de la même manière que la peau naturelle.

 

 


 

 

  

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      De plus, cette peau artificielle est remplie de particules de noir de carbone, organisées en structures pyramidales, pour créer des polymères sensibles à la pression (voir photo ci-contre). Le noir de carbone, de formule brute C, est une forme de carbone élémentaire obtenu industriellement et qui représente la forme de carbone la plus fortement répandue. Cette poudre fine est considérablement utilisée dans l’industrie notamment en tant qu’agent électriquement conducteur. Dans le cas de la peau artificielle, lorsque une pression est exercée sur le silicone, les pyramides de noir de carbone sont écrasées et les particules se rejoignent. Ainsi, ces pyramides une fois aplaties, se comblent de silicone et la résistance du matériau change donc au passage d’un courant électrique, ce qui entraîne la modification de ses propriétés. Des capteurs électroniques placés en périphérie de la peau sont ainsi capables de mesurer ces changements de résistance électrique correspondants à une variation de pression. La transmission des informations entre les capteurs et l'unité centrale, c'est-à-dire le cerveau du robot, se fait par un réseau de fils.

                                                                       

 

       C’est ainsi que le phénomène du toucher, qui parait tout à fait banal et naturel pour un être humain, est quelque chose d’extrêmement complexe à reproduire artificiellement.

 

 

 

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Peau artificielle créée par l'Université de Stanford

  

 

      Pourtant, des chercheurs de l’université de Stanford en Californie sont parvenus à des résultats très encourageants au niveau de la sensibilité de leur peau artificielle (voir photo ci-dessus) , créée sur le même modèle que celui de la DLR. En effet, leur prototype de peau est capable de ressentir l’infime pression exercée par un papillon ou une mouche.

 

 


 Vidéo sur la peau ultra-sensible créée par l'Université de Stanford, capable de détecter le poids d'un papillon

 

 

 


 

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      Cependant, l’ « e-skin », la peau synthétique créée par l’Université de Californie à Berkeley (voir photo ci-contre), a des capacités encore plus incroyables puisque, en plus de son extraordinaire souplesse et de sa faculté à détecter de très faibles pressions, elle est aussi équipée de capteurs de température qui permettront aux robots de percevoir leur environnement de manière très humaine. Cette « e-skin » est composée de pixels en nanofils semiconducteurs en germanium et en silicium formant une sorte de grillage sur un support en caoutchouc. Le germanium et le silicium sont deux éléments chimiques qui se trouvent dans la même colonne du tableau périodique des éléments et qui ont donc des propriétés communes. En effet, le germanium de symbole Ge et le silicium Si sont tous les deux considérés comme des « métalloïdes » : ils ont des propriétés physiques et chimiques intermédiaires entre celles d’un métal et d’un non-métal. Ici, ces deux éléments se comportent comme des semiconducteurs c’est pourquoi ils sont utilisés pour la fabrication des nanofils constituants la peau artificielle des robots. Le principe de l’ « e-skin » est simple : lorsque une pression est exercée sur la peau, les pixels formés par chaque croisement de nanofils sont activés et permettent de localiser la position et l’intensité de la pression.

 

 

 

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     L' "e-skin"

 

 

       Cette peau est une grande avancée technologique dans la robotique puisque, si les androïdes peuvent ressentir notre environnement au toucher comme les humains, il leur sera possible d’effecteur plus de tâches complexes pour une machine, comme par exemple tenir un œuf sans le casser. La création d’une peau aussi performante sera dès demain une étape cruciale dans l’humanisation de la machine, puisque le robot sera ainsi doté d’une « super peau » avec laquelle il pourra percevoir son environnement très finement et en temps réel comme le ferait un véritable Homme. 

 


 

 Vidéo d'Aiko, une androïde dotée d'une peau artificielle, qui est capable de détecter des personnes qui la touchent

 

 


      Mais les progrès ne s’arrêteront pas là, puisque des chercheurs de l’Université de Tokyo imaginent déjà d’autres paramètres à prendre en compte dans leur peau artificielle, comme la capacité de pouvoir ressentir l’humidité et les vibrations.

        Les androïdes du futur auront-ils un jour une peau encore plus perfectionnée que la notre ?

 


 

Date de dernière mise à jour : samedi 25 february 2012