Quand la céramique offre aux robots le sens du toucher
Des chercheurs de l'Empa étudient le potentiel des capteurs à base de céramique pour conférer aux robots et aux prothèses un sens du toucher comparable à celui de la peau humaine.
La céramique a des capacités insoupçonnées. Au point que cette matière pourrait conférer le sens du toucher à des robots. Tel est l’objectif du chercheur Frank Clemens et de son équipe du laboratoire de céramique haute performance de l'Empa. Le communiqué de l'institut de recherche souligne que de tels capteurs «sentent» entre autres la température, la dilatation, la pression ou l'humidité.
La céramique dont on parle ici n'est pas tout à fait similaire à de la faïence ou de la porcelaine. Le terme désigne en fait un matériau inorganique, non métallique, fabriqué à partir d'un assemblage de particules libres dans le cadre d'un processus connu sous le nom de frittage à haute température. La composition des céramiques peut varier, incorporant du niobate de potassium, du niobate de sodium, de l'oxyde de zinc et même des particules de carbone. Dans le but d'en faire des capteurs souples, les chercheurs les intègrent à des plastiques extensibles.
Un défi majeur a été de créer des capteurs qui réagissent de manière sélective, par exemple uniquement à la pression ou à la température. Cette sélectivité est obtenue grâce à des algorithmes d'intelligence artificielle, développés en collaboration avec l'université de Cambridge. Ces modèles, entraînés sur 4 500 mesures, simulent la façon dont le cerveau humain interprète les signaux nerveux de la peau.
Des applications multiples: des prothèses aux robots biohybrides
Ces capteurs ont été intégrés dans des prothèses et des peaux artificielles capables de réagir au toucher et à la chaleur. Et les avancées ne s'arrêtent pas là: en partenariat avec des chercheurs de l'EPFZ et de l'Université de Tokyo, l'équipe a développé un robot biohybride combinant des capteurs en céramique et des muscles artificiels biocompatibles. Ce travail a été publié dans la revue spécialisée «Advanced Intelligent Systems».
En utilisant les propriétés spécifiques des cellules musculaires, comme celles des muscles squelettiques ou cardiaques, pour générer des forces, ce projet de recherche vise à créer des bioactuateurs capables de surpasser les matériaux synthétiques. Contrairement à ces derniers, les muscles offrent des qualités uniques: flexibilité, capacité à s’adapter, à se réparer, ou encore à détecter leur environnement. Une telle technologie pourrait non seulement inspirer des implants médicaux et des dispositifs bioélectroniques, mais aussi donner aux robots biohybrides une certaine autonomie de prise de décisions.
A noter que les robots dotés d'une structure polyvalente et de logiciels avancés figurent parmi les tendances mises en évidence par Gartner dans son «Top 10 Strategic Technology Trends for 2025».
