Une peau artificielle révolutionnaire permet aux robots de ressentir la douleur

Du réflexe humain à la réactivité robotique

Vous est-il déjà arrivé de poser la main sur une plaque encore chaude par inadvertance ? C’est une expérience que nous connaissons tous. Avant même que votre cerveau ne réalise consciemment la chaleur, votre main s’est déjà retirée. C’est presque magique, non ? Ce phénomène s’explique par nos nerfs sensoriels qui envoient un signal ultra-rapide, non pas au cerveau, mais directement à la moelle épinière, qui ordonne instantanément aux muscles de réagir. C’est ce qui nous sauve souvent de brûlures graves. Le cerveau, lui, n’est informé qu’après coup, une fois le mouvement entamé.

Mais pour un robot humanoïde, c’est une tout autre histoire… et c’est bien plus laborieux. Généralement, si un robot touche quelque chose de dangereux, il doit envoyer les données de ses capteurs à une unité centrale de traitement (ce qu’on appelle un CPU), attendre que le système analyse l’information, puis renvoyer une commande aux actionneurs du bras pour bouger. Même si cela semble rapide, ce minuscule délai de traitement peut suffire à causer de gros dégâts. C’est un vrai problème de sécurité.

Alors que ces robots sortent peu à peu des laboratoires et des usines pour entrer dans nos maisons, nos hôpitaux ou nos lieux de travail, ils ne peuvent plus se contenter d’être de simples machines préprogrammées. Pour atteindre leur plein potentiel, ils doivent pouvoir interagir avec leur environnement de manière presque instinctive. C’est dans cette optique que des scientifiques en Chine ont mis au point une incroyable innovation : une peau électronique robotique neuromorphique (appelée NRE-skin). Elle offre aux machines le sens du toucher et, c’est assez surprenant, la capacité de ressentir la douleur.

Une architecture qui imite le système nerveux

À l’heure actuelle, la plupart des « peaux » de robots ne sont guère plus que des coussinets de pression. Ils savent dire « tiens, on me touche », mais ils sont incapables d’interpréter ce toucher, de savoir si c’est agréable ou douloureux. La NRE-skin change la donne car elle a été conçue pour copier le fonctionnement de notre propre système nerveux. C’est fascinant de voir à quel point la nature inspire la technologie.

Concrètement, comment ça marche ? Cette peau est composée de quatre couches distinctes. La couche supérieure sert de protection, jouant le rôle de notre épiderme. Juste en dessous, on trouve des capteurs et des circuits qui se comportent comme nos nerfs humains. Mais le plus ingénieux réside peut-être dans son système de surveillance autonome.

Imaginez que toutes les 75 à 150 secondes, la peau envoie une petite impulsion électrique au processeur du robot, même si rien ne la touche. C’est un peu comme si la peau disait périodiquement : « Tout va bien, je suis là ». Si la peau est coupée ou endommagée, cette impulsion s’arrête net. Cela indique immédiatement au robot l’endroit précis de sa blessure, et il peut alors alerter son propriétaire. C’est une sorte d’auto-diagnostic permanent.

Le mécanisme de la douleur et le réflexe instantané

Là où cette technologie devient vraiment bluffante, c’est dans sa gestion du contact. Lorsque la peau est touchée, elle émet un signal spécifique appelé une « pointe » (ou spike), qui transporte l’information sur la pression exercée. Pour des touchers normaux, ces pointes vont sagement vers le processeur central (CPU) pour être analysées. Jusque-là, c’est classique.

Cependant, si le contact est trop violent ou extrême — ce qui causerait de la « douleur » chez nous —, la peau change de stratégie. Elle envoie une pointe à haute tension directement aux moteurs. Elle contourne complètement le CPU ! C’est exactement comme notre réflexe spinal. Cela déclenche une réaction rapide, comme retirer le bras instantanément. Ce signal de douleur n’est émis que si les capteurs détectent une force qui dépasse un seuil prédéfini.

L’équipe de chercheurs a d’ailleurs expliqué sa vision dans un article publié dans les Proceedings of the National Academy of Sciences. Ils ont écrit : « Notre peau électronique robotique neuromorphique présente une architecture hiérarchique inspirée des neurones, permettant une détection tactile haute résolution, une perception active de la douleur et des blessures avec des réflexes locaux, ainsi qu’une réparation modulaire à libération rapide. » Selon eux, cette conception améliore considérablement la sécurité et permet une interaction homme-robot beaucoup plus intuitive et, oserais-je dire, empathique.

Réparations faciles et perspectives d’avenir

Il y a un dernier détail pratique que je trouve particulièrement bien pensé : la réparabilité. La peau peut se « réparer » elle-même grâce à une conception astucieuse qui rappelle un peu les briques de Lego. Comme elle est constituée de patchs magnétiques, si une section est abîmée, le propriétaire n’a pas besoin de changer tout le bras. Il peut simplement détacher la partie endommagée et en clipser une nouvelle en quelques secondes. C’est simple comme bonjour.

Quelle est la suite pour cette équipe de scientifiques ? Eh bien, ils ne comptent pas s’arrêter là. Leur prochaine étape consiste à améliorer la sensibilité de la peau. L’objectif est de permettre au robot de ressentir plusieurs touchers simultanément sans être confus. On se rapproche petit à petit d’une machine capable de sentir le monde avec autant de finesse que nous.

Ce contenu a été créé avec l’aide de l’IA.