Ce patch portable vibre lorsqu'il détecte des dangers environnementaux
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Des chercheurs ont mis au point un patch portable capable de détecter des dangers présents dans l’environnement – tels que des gaz toxiques ou des métaux lourds dans l’eau – puis d’alerter les utilisateurs par des vibrations sur leur peau. Les chercheurs ont également étendu leurs travaux à la création d’une « peau électronique » destinée aux robots, permettant à ces derniers de détecter et d’éviter les dangers dans leur environnement.
Capteur multimodal portable capable de détecter les toxines environnementales sous forme gazeuse, d'aérosols et aqueuse, et d'alerter l'utilisateur grâce à des codes de retour haptique uniques.
Baha Erim Uzunoğlu
« Il existe déjà des capteurs capables de détecter les dangers environnementaux et d’envoyer des notifications sur votre téléphone ; nous voulions aller plus loin », explique Erim Uzunoğlu, premier auteur d’un article consacré à ces travaux et doctorant à l’université d’État de Caroline du Nord. « Nous avions deux objectifs pour ces travaux. Premièrement, nous voulions miniaturiser les capteurs et les intégrer dans un patch portable afin d’identifier tout risque potentiel pour la personne qui le porte.
« Deuxièmement, si vous entrez en contact avec une substance dangereuse, vous devez en être informé le plus rapidement possible. Or, si la notification est envoyée sur votre téléphone, vous ne la consultez peut-être pas immédiatement. Nous avons donc souhaité intégrer une technologie haptique au patch afin qu’il vibre dès la détection d’un danger, permettant ainsi aux personnes de réagir rapidement face à cette menace potentielle. »
Pour ce projet, les chercheurs ont créé un patch carré légèrement plus petit qu’un permis de conduire. Le patch contient un microcontrôleur qui fait office de « cerveau » ; une très petite batterie ; des capteurs permettant de surveiller six risques environnementaux ; et un minuscule actionneur, qui sert de moteur haptique et vibre contre la peau. La face extérieure du patch intègre également un réseau de cellules photovoltaïques à couche mince, ce qui permet à l’appareil de capter l’énergie solaire lorsqu’il est porté.
« Il ne suffit pas d’avoir un moteur qui vibre ; il faut réellement le sentir », explique Oluwatobi Ojuade, co-auteur de l’article et doctorant à la NC State. « Nous avons donc conçu de minuscules surfaces texturées situées à l’interface entre le moteur et la peau, un peu comme un motif miniature de petites bosses. En modifiant la taille et l’espacement de ces bosses, nous avons pu contrôler la façon dont la vibration est perçue au contact de la peau. Cela nous a permis d’affiner la sensation afin qu’elle attire réellement l’attention, au lieu de ressembler à un léger bourdonnement que l’on pourrait manquer. »
L’appareil déclenche également une « séquence haptique » différente, c’est-à-dire un motif de vibration distinct, pour chaque danger qu’il détecte. Cela permet aux utilisateurs de déterminer à quel danger environnemental ils doivent prêter attention.
« Lors des tests de validation du concept, nous avons constaté que l’appareil détectait efficacement les substances dangereuses et déclenchait immédiatement la réponse haptique », explique Uzunoğlu. « Nous avons également constaté que la technologie de récupération d’énergie contribuait efficacement à prolonger la durée de vie de la batterie. Associée à la faible consommation des capteurs, cela permet à l’appareil de fonctionner pendant environ 24 heures. »
Alors qu’ils développaient ce patch, les chercheurs se sont demandé s’il serait possible d’étendre ce concept à des dispositifs robotiques, afin de permettre aux robots de détecter les dangers présents dans leur environnement et d’y réagir. C’est ainsi qu’est né ce qu’ils appellent l’« e-skin ».
L’« e-skin » consiste essentiellement à superposer le patch capteur à une couche de matériau piézoélectrique. Lorsque le capteur détecte un danger et déclenche la réponse haptique, la vibration qui en résulte contre la couche piézoélectrique génère un signal électrique pouvant être détecté par le robot.
Lors des essais de validation du concept, l’« e-skin » a permis à des robots quadrupèdes de détecter des dangers et de modifier leur trajectoire pour les éviter.
« Le patch et l’e-skin sont en grande partie fabriqués à partir de composants disponibles dans le commerce, avec très peu d’éléments conçus sur mesure », explique Amay Bandodkar, co-auteur correspondant de l’article et maître de conférences en génie électrique et informatique à la NC State. « Cela devrait faciliter la mise à l’échelle de cette technologie à l’avenir. De plus, le concept est extrêmement flexible : le réseau de capteurs est modulaire, ce qui permet d’ajouter ou de retirer des capteurs afin de surveiller les dangers les plus pertinents pour l’application concernée.
« C’est assez incroyable de constater que nous pouvons encoder des signaux tactiles dans des matériaux aux propriétés variées, ce qui représentait un véritable défi par le passé – en particulier dans des situations réelles où les utilisateurs souhaiteraient porter cet appareil », explique Lilian Hsiao, co-auteure correspondante et professeure associée en génie chimique et biomoléculaire à la NC State. « Combiner un objet que l’on peut porter avec des capacités de détection sophistiquées et la possibilité d’alerter l’utilisateur est un objectif sur lequel nous travaillons depuis longtemps. »
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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