Une peau artificielle pour la réadaptation et la réalité virtuelle

Tout comme la vue et l’ouïe, le sens du toucher joue un rôle majeur dans notre façon de comprendre et d’appréhender notre environnement. A travers le monde, plusiques technologies sont à l'étude pour permettre de reproduire cette sensation de façon artificielle. Le but étant d'ouvrir de nouvelles perspectives lors d'interactions entre les humains et les machines, dans le domaine de la réadaptation médicale, ou pour les applications liées à la réalité virtuelle.

A l’EPFL, les équipes du Laboratoire de robotique reconfigurable (RRL) de Jamie Paik et du Laboratoire d'Interfaces Bioélectroniques Souples LSBI de Stéphanie Lacour à la faculté des Sciences et Techniques de l’Ingénieur, ont joint leurs forces pour développer une peau artificielle souple et élastique, dotée de capteurs et d’actuateurs. Les deux laboratoires font partie du programme NCCR Robotics.

Faite de silicone et d’électrodes, la peau artificielle s’adapte à n’importe quelle morphologie et fournit des sensations tactiles sous forme de vibrations ou de pression. La déformation de la peau synthétique est mesurée en continu par un capteur souple, ce qui permet d’adapter la force des stimulations en temps réel, pour se rapprocher le plus possible du sens du toucher réel. La recherche est publiée dans Soft Robotics.

«C’est la première fois que nous présentons une peau électronique entièrement souple qui intègre à la fois des capteurs et des actuateurs», indique Harshal Sonar, premier auteur de la publication. «Nous contrôlons le système en circuit fermé, ce qui veut dire que nous pouvons moduler la stimulation vibratoire de façon très précise. Cela rend la technologie fiable pour des applications médicales. Pour tester la proprioception des patients, par exemple.»

Un sandwich tactile

La peau électronique est constituée d’une chambre en silicone - Soft Pneumatic Actuators SPA-, que l’on peut gonfler en injectant de l’air à l’intérieur, à des fréquences pouvant aller jusqu’à 100Hz, soit 100 impulsions par secondes. L’inflation et la déflation rapide de cette « bulle » de silicone provoquent la vibration. Au-dessus de l’actuateur se trouvent des électrodes souples constituées d’or et de gallium. Elles mesurent en temps réelle la déformation de la peau artificielle. Ce feedback, transmis à un microcontrôleur, permet d’adapter la stimulation selon les changements d’environnement local, et la morphologie de l’utilisateur.

La peau artificielle peut être étirée sur quatre fois sa longueur, et cela un million de fois. Cela en fait un candidat fiable pour une utilisation hors du laboratoire. Pour l’instant, les chercheurs l’ont testée sur le doigt d’une main, et des améliorations doivent encore être apportées pour perfectionner la technologie. «Nous sommes en train d’étudier la possibilité d’intégrer tous les composants, afin de rendre notre technologie entièrement portable», indique explique Harshal Sonar. «Nous collaborons également avec des équipes médicales pour réaliser des tests de stimulations à l’intérieur des machines d’IRM».

Reconfigurable Robotics Lab (RRL)

Laboratory for Soft Bioelectronic Interfaces Bertarelli Foundation Chair in Neuroprosthetic Technology (LSBI)