Prospective : Les doigts humains ont l’une des perceptions tactiles les plus sensibles que nous connaissions. Inspirés par cette merveille biologique, les scientifiques chinois envisagent maintenant un avenir où des « doigts » robotiques pourront balayer sous la peau humaine ou d’autres surfaces de manière sûre et confortable.

Une équipe de chercheurs chinois a conçu un « doigt bionique intelligent avec une capacité de tomographie tactile souterraine », un appareil qui peut essentiellement imiter la capacité naturelle des humains à « sentir » la forme des objets et ce qui se cache sous la surface. Les capacités de balayage du doigt bionique seraient utiles pour les applications de « tests non destructifs », à la fois pour l’analyse du corps humain et l’électronique flexible.

Selon Zhiming Chen, co-auteur de l’étude et maître de conférences à l’Université Wuyi, a précédemment développé des capteurs tactiles artificiels qui ne pouvaient reconnaître que les formes externes, les textures de surface et la dureté. Pour avoir une idée de ce qui se cache sous la surface, nous avons généralement besoin de technologies optiques et de solutions potentiellement invasives (ou encombrantes) telles que la tomodensitométrie, la TEP, la tomographie par ultrasons ou l’IRM.

Le nouveau dispositif de numérisation assemblé par Chen et ses collègues ressemble à un doigt bionique et peut fournir les mêmes capacités de numérisation que les technologies optiques susmentionnées. Le doigt artificiel est calqué sur un doigt humain et la capacité sensorielle complexe qui se cache en dessous.

Comme expliqué selon les chercheurs, lorsque nos doigts touchent une surface, la peau subit des « déformations mécaniques » comme la compression, l’étirement ou la traînée. Ces déformations stimulent les mécanorécepteurs pour qu’ils émettent des impulsions électriques, qui sont ensuite acheminées à travers le système nerveux central vers le cortex somatosensoriel du cerveau. Ici, les impulsions mécaniques sont enfin décodées et « intégrées » par le cerveau pour reconnaître les caractéristiques de la surface.

Le doigt bionique intelligent utilise une conception simplifiée basée sur la conception biologique. Un cylindre métallique est monté sur le dessus du doigt servant de pointe de contact, tandis que des poutres en fibre de carbone fonctionnant comme des mécanorécepteurs tactiles sont connectées à une unité de traitement du signal (le « cerveau »). Le cylindre métallique balaie une surface avec des « pokes » périodiques (et, espérons-le, doux), qui à leur tour compriment les fibres de carbone, transmettant des informations sur la rigidité ou la douceur de la surface.

Les données collectées par ce processus sont finalement restituées sous forme de carte 3D sur un écran, donnant une idée visuelle des caractéristiques de la surface. Les chercheurs ont testé les capacités de leur doigt robotique intelligent en cartographiant une lettre « A » rigidi située sous une couche de silicium souple, et un modèle physique imprimé en 3D de tissu humain avec trois couches de polymère dur (le « squelette ») et un couche extérieure en silicone (les « muscles »). Dans ce dernier cas, le doigt bionique était même capable de sentir le « vaisseau sanguin » situé sous la couche musculaire.

Enfin, le doigt bionique a pu scanner un appareil électronique défectueux, créant une carte 3D des composants internes, y compris le point où le circuit électrique a été déconnecté.

Les chercheurs travaillent maintenant à donner à leur dispositif de balayage des capacités supplémentaires, comme la capacité de « détection omnidirectionnelle » avec différents matériaux de surface.