Cette surface pourrait bientôt remplacer les pavés tactiles des ordinateurs portables. © Marc Teyssier

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Skin-On, une surprenante peau artificielle aussi sensible que la peau humaine

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Née de l'imagination de scientifiques et d'ingénieurs britanniques et français, cette peau est capable de détecter le toucher et la pression, et elle pourrait à terme équiper des appareils de notre quotidien comme la coque d'un smartphone ou le pavé tactile d'un ordinateur.

L'idée de chatouiller son smartphone peut paraître saugrenue, mais elle pourrait bientôt devenir réalité. Un groupe de chercheurs de l'université de Bristol en Angleterre, ainsi que Télécom Paris et l'université de la Sorbonne viennent de dévoiler Skin-On, une interface tactile qui a l'apparence de la peau humaine. Cette peau artificielle est capable de détecter le toucher, la pression avec rotation, le multi-touch, l'étirement, les caresses, le chatouillement ainsi que les pincements avec torsion.

Les chercheurs imaginent utiliser la peau artificielle pour remplacer la coque des smartphones, les bracelets des smartwatch, ou encore le pavé tactile des PC portables. Elle pourrait remplacer un bouton tournant en la pinçant, un joystick en appuyant simplement avec le doigt, et elle pourrait même détecter dans quelle main un utilisateur tient son smartphone pour lui proposer un menu latéral accessible avec le pouce.

Quelques exemples concrets de l'utilisation de cette peau artificielle sur des objets du quotidien. © Marc Teyssier

De nouvelles manières d’interagir avec les objets virtuels

La peau est créée en coulant une couche de silicone colorée sur un moule pour obtenir la texture de la peau. Les chercheurs ont ensuite conçu une grille d'électrodes par-dessus à l'aide d'un fil étirable conducteur. Ils ont ensuite terminé avec une épaisseur de silicone pour imiter l'hypoderme, qui fixe les électrodes en place et constitue une couche molle sous la peau qui se déforme sous la pression.

Une telle interface pourrait plus facilement transmettre des indices sur l'état émotionnel de l'utilisateur, par exemple pendant une conversation : serrer l'appareil pour indiquer la colère, tapoter l'arrière pour l'amusement, etc. Il permettrait également de nouvelles interactions avec les applications, comme caresser un animal virtuel.

Pour en savoir plus

Une peau artificielle aussi sensible que la peau humaine

Un polymère intégrant un réseau très dense de nanofils mêlant du silicium et de l'or parvient à imiter l'élasticité et les capacités sensorielles de la peau humaine. Monté sur une prothèse, un tel épiderme artificiel pourrait conférer un sens du toucher inédit aux personnes amputées, à condition de pouvoir relayer cette masse d'informations au cerveau...

Publié le 12/12/2014 par Marc Zaffagni

Les prothèses de membres ont fait des progrès considérables au cours de ces dernières années, notamment en matière de contrôle par la pensée via des interfaces neuronales. Restituer le sens du toucher fait partie des autres grands défis que les chercheurs tentent de relever. Et dans ce domaine, la voie la plus prometteuse réside dans la création d'une peau artificielle capable de reproduire la sensibilité de l'épiderme humain. Un idéal qui semble désormais à portée... En témoignent les travaux d'une équipe réunissant des chercheurs de l'université nationale de Séoul (Corée du Sud), de l'université nord-américaine de Wisconsin-Madison et l'entreprise MC10 à qui l'on doit la conception d'un timbre biométrique. Ensemble, ils ont développé une peau artificielle aussi sensible et élastique que la peau humaine.

Dans un article publié par la revue Nature Communications, le groupe décrit en détail comment ils sont parvenus à obtenir un tel niveau de précision. Cette peau artificielle est composée d'un polymère transparent, du polydiméthylsiloxane, dans lequel circulent des nanofils de silicium et d'or. Ils forment un réseau très dense, capable de détecter à la fois la pression, la température, l'étirement et l'humidité. Le silicium est disposé en spirale afin de supporter les étirements sans casser. Pour augmenter le réalisme, des résistances chauffent la texture afin qu'elle procure un contact proche de la température de la peau humaine.

Les nanofils en silicium ont été formés en spirale afin qu’ils puissent supporter les étirements de la peau artificielle. Sur cette image, la peau est étirée à 20 % de sa taille. © Kim et al., Nature Communications

400 capteurs au millimètre carré

Les chercheurs ont utilisé la capture de mouvements en filmant une main afin d'observer la manière dont la peau bouge. Ils ont ensuite fait varier les couches afin d'obtenir une élasticité différente selon les zones de la main. Ce système sensoriel est relié à un réseau d'électrodes qui peuvent stimuler les nerfs auxquels une prothèse dotée de cette peau serait reliée. Résultat, avec 400 capteurs au millimètre carré, le sens du toucher que produit cet épiderme artificiel est équivalent à celui d'une main humaine. Si cette avancée offre des perspectives très prometteuses pour l'évolution des prothèses de membres, le plus grand défi désormais est de créer une interface de stimulation qui sache restituer ces informations sensorielles au cerveau avec toutes les nuances qui font la complexité du toucher humain. Plusieurs expérimentations ont déjà été menées dans ce domaine.

L'année dernière, Futura-Sciences avait consacré un article aux travaux de l'université Case Western Reserve à Cleveland (États-Unis) sur une interface neuronale capable de produire un sens du toucher via une prothèse. Igor Spetic, le volontaire qui avait testé cet appareillage, était capable d'éprouver des sensations réalistes comme celles qui se produisent en appuyant sur une bille en acier, sur la pointe d'un stylo, en touchant du papier de verre ou une boule de coton. Mais à l'époque, le professeur Dustin Tyler qui a mené ce projet avait reconnu qu'il faudrait compter encore au moins une dizaine d'années pour mettre au point une prothèse sensible parfaitement viable. L'un des principaux obstacles concerne la partie matérielle du module de stimulation qu'il faut parvenir à miniaturiser pour pouvoir l'intégrer à la prothèse. En ce qui concerne cette peau artificielle, pour le moment, elle n'a été testée que sur des rongeurs. Les chercheurs disent vouloir étendre leurs essais à de plus gros animaux afin de pouvoir en étudier plus précisément les effets.

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