Cette « peau vivante » promet de rendre les robots plus humains

peau robots
Crédits : Shoji Takeuchi, Institut des sciences industrielles (IIS), Université de Tokyo

De nouvelles avancées technologiques promettent le développement de robots bénéficiant d’une peau artificielle réaliste et auto-réparatrice imitant ainsi celle de l’Homme. Cette peau cultivée à partir de cellules cutanées pourrait révolutionner l’interaction homme-robot en offrant une apparence plus humaine et une durabilité accrue. 

Une nouvelle approche avec des cellules cutanées

Les matériaux synthétiques comme le latex ont été utilisés pour créer une peau artificielle destinée à recouvrir les robots, leur donnant ainsi une apparence plus humaine. Cependant, ces matériaux présentent des limitations significatives en matière de réalisme. Le latex, par exemple, peut reproduire la couleur et la texture de la peau humaine à un certain degré, mais il lui manque l’élasticité et la capacité de réponse dynamique de la peau réelle. De plus, il ne possède pas les propriétés de régénération et de réparation que l’on trouve dans la peau humaine, ce qui limite sa durabilité et sa fonctionnalité dans des applications pratiques où les robots sont soumis à des interactions physiques fréquentes.

La nouvelle approche développée par les chercheurs utilise des cellules cutanées pour créer une peau artificielle plus réaliste. Ces cellules sont cultivées en laboratoire pour former des tissus cutanés possédant les mêmes caractéristiques que la peau humaine, y compris la capacité de se régénérer en cas de dommages mineurs. Cette méthode permet de reproduire non seulement l’apparence, mais aussi les propriétés mécaniques de la peau humaine, telles que l’élasticité, la texture douce et la capacité de réagir aux stimuli.

En utilisant des cellules cutanées humaines, cette peau artificielle peut également intégrer des fonctions biologiques avancées comme la transpiration et la sensibilité au toucher qui ne peuvent pas être reproduites avec des matériaux synthétiques traditionnels. Cela permet aux robots équipés de cette peau de paraître et de se comporter de manière plus naturelle, ce qui est essentiel pour des interactions plus fluides avec les humains.

Surmonter les défis

Un des défis majeurs était de fixer cette peau de manière efficace au squelette robotique sans compromettre son apparence humaine. Les méthodes précédentes impliquaient l’utilisation d’ancres en forme de crochets, mais celles-ci pouvaient déformer la surface de la peau, la rendant moins réaliste.

Les chercheurs ont surmonté ce problème en développant des « ancres de type perforation ». Cette technique consiste à créer de minuscules trous dans le squelette du robot, ce qui permet à la peau cultivée de s’accrocher solidement via des crochets en forme de V. Ce procédé maintient la peau en place sans nécessiter de structures externes visibles, assurant ainsi une surface lisse et flexible.

Pour améliorer l’adhérence, le squelette du robot est traité avec un plasma de vapeur d’eau pour le rendre hydrophile. Cela permet au gel de peau de pénétrer profondément dans les trous et d’assurer une fixation robuste. Cette méthode offre également l’avantage de permettre à la peau de se réparer elle-même en cas de petites déchirures ou éraflures, augmentant ainsi la durabilité des robots dans des environnements interactifs.

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Crédits : Shoji Takeuchi, Institut des sciences industrielles (IIS), Université de Tokyo

Avancées et implications futures

Cette nouvelle peau artificielle pourrait révolutionner la robotique en rendant les robots plus adaptés à une interaction humaine prolongée. Lors de tests, elle a montré une capacité à imiter les mouvements du visage humain, tels que le sourire, en utilisant une couche coulissante de silicone sous la peau. Les ancres de perforation ont également permis à la peau de s’adapter parfaitement à un moule 3D, sans imperfections visibles, améliorant ainsi l’apparence et la fonction du visage robotique.

Les tests ont en outre démontré la supériorité de cette méthode en matière de rétrécissement de la peau. Sur des surfaces sans ancrages, la peau s’est rétractée de 84,5 % en sept jours, contre seulement 33,6 % avec des ancres de 1 mm. Des ancres plus grandes ont encore réduit ce rétrécissement, améliorant la longévité et la fonctionnalité de la peau.

Les objectifs futurs incluent l’amélioration de la durabilité et de la longévité de la peau artificielle, notamment en intégrant des systèmes de perfusion pour fournir des nutriments et maintenir l’humidité. Il sera aussi crucial d’optimiser la résistance mécanique de la peau en ajustant la structure et la concentration du collagène pour qu’elle corresponde à celle de l’Homme.

À terme, la peau devra être capable de transmettre des informations sensorielles comme le toucher et la température au robot, tout en étant résistante à la contamination biologique. Ces avancées pourraient non seulement améliorer l’apparence des robots, mais aussi approfondir notre compréhension des muscles faciaux et d’expression des émotions, ouvrant la voie à des innovations en chirurgie esthétique et orthopédique.