Des chercheurs de la Queen Mary University of London ont mis au point un capteur tactile qui change de couleur sous la pression. Publiée dans Science Advances, la technologie convertit le contact en motifs colorés visibles, captés par une simple caméra USB, sans calcul complexe. Les chercheurs envisagent des applications en robotique de précision, en prosthétique et en chirurgie assistée.
Giacomo Sasso est chercheur postdoctoral à l’École d’ingénierie et de science des matériaux de la Queen Mary University of London. Il a mis au point un matériau souple avec James Busfield, professeur à la même université, et Federico Carpi, professeur à l’université de Florence. Ce matériau réagit à la pression en changeant de couleur. Une caméra USB filme cette réaction et restitue aussitôt une carte de pression détaillée, sans les réseaux de capteurs électroniques utilisés jusqu’ici dans les pinces robotiques. Le matériau produit des motifs colorés dès qu’une force touche sa surface.
Les travaux, publiés dans Science Advances, rapportent une résolution proche de 100 micromètres, suffisante pour distinguer les crêtes d’une empreinte digitale humaine.
Le matériau traduit la pression en couleurs
Deux couches de silicone souple encadrent un réflecteur de Bragg extensible, une structure qui renvoie certaines longueurs d’onde selon son épaisseur. Quand un doigt ou un objet presse cette peau artificielle, la pression comprime localement les couches et modifie l’espacement interne de la structure. La lumière rebondit alors différemment, et la zone touchée change de teinte en temps réel.
Ce phénomène, appelé couleur structurale, existe déjà dans la nature. Les ailes de certains papillons et les plumes du paon doivent leur éclat au même principe optique, sans le moindre pigment coloré. Une caméra USB filme ensuite la surface et associe chaque nuance à un niveau de pression donné. Sur un doigt humain, cette méthode a produit une carte des crêtes d’une empreinte digitale, avec une résolution proche de 100 micromètres, soit à peu près le diamètre d’un cheveu. Une pièce d'un penny et une feuille d’arbre ont aussi servi de test, avec le même niveau de détail. Les capteurs tactiles à base de vision existaient déjà, mais ils devaient effectuer de lourds calculs pour reconstruire une carte tridimensionnelle du contact à partir de l’image brute. Cette étape de reconstruction prenait un certain temps, même minime, entre le contact et sa lecture.
Les chercheurs envisagent plusieurs usages industriels et médicaux
Une pince robotique enveloppée de ce matériau peut assembler des composants microscopiques sans les abîmer, car il révèle chaque variation de force avant la rupture. Par ailleurs, une prothèse équipée de la même peau artificielle pourrait transmettre une sensation de contact plus riche à son porteur, geste après geste. En chirurgie, enfin, un instrument recouvert du matériau distinguerait un tissu sain d’une tumeur, puisque les deux tissus ne renvoient pas la même signature colorée sous la pression.
Selon Giacomo Sasso, une main humaine compte plus de dix mille mécanorécepteurs, et la robotique cherche encore une solution équivalente. Le chercheur a préféré déplacer la détection à l’intérieur du matériau plutôt que d’empiler des réseaux de capteurs. Selon James Busfield, l’information circule déjà dans le signal lumineux. Le système observe donc le contact au lieu de le reconstruire.
L'’équipe inclut aussi des chercheurs de l’université de Trente, de l'université de Trieste et de l'université de Florence, où travaille Federico Carpi. Elle prolonge plusieurs années de travaux sur les capteurs extensibles et les polymères, un terrain sur lequel Queen Mary avait déjà exploré la piste d’une peau électronique pour les robots et les prothèses. Les systèmes vidéo classiques offraient une bonne résolution, mais perdaient en vitesse à cause des calculs, tandis que les capteurs à taxels réagissaient vite sans jamais atteindre le même niveau de détail. Les capteurs traditionnels à taxels plafonnent aujourd’hui autour d'un millimètre de résolution, même avec l’aide de l’apprentissage profond.
