Des chercheurs de l’Empa étudient le potentiel des capteurs à base de céramique pour donner aux robots et aux prothèses une sensation tactile comparable à celle de la peau humaine.
Les céramiques ont des capacités insoupçonnées. Au point que ce matériau pourrait donner aux robots le sens du toucher. C’est l’objectif du chercheur Frank Clemens et de son équipe du laboratoire de céramique haute performance de l’Empa. Le communiqué de presse de l’institut de recherche souligne que de tels capteurs « ressentent », entre autres, la température, la dilatation, la pression ou l’humidité.
La céramique dont nous parlons ici ne ressemble pas tout à fait à la faïence ou à la porcelaine. Le terme fait en fait référence à un matériau inorganique non métallique fabriqué à partir d’un assemblage de particules libres selon un processus connu sous le nom de frittage à haute température. La composition des céramiques peut varier, incorporant du niobate de potassium, du niobate de sodium, de l’oxyde de zinc et même des particules de carbone. Afin d’en faire des capteurs flexibles, les chercheurs les intègrent dans des plastiques extensibles.
Un défi majeur a été de créer des capteurs qui réagissent de manière sélective, par exemple uniquement à la pression ou à la température. Cette sélectivité est obtenue grâce à des algorithmes d’intelligence artificielle, développés l’Université de Cambridge. Ces modèles, entraînés sur 4 500 mesures, simulent la façon dont le cerveau humain interprète les signaux nerveux provenant de la peau.
Applications multiples : des prothèses aux robots biohybrides
Ces capteurs ont été intégrés dans des prothèses et des peaux artificielles capables de réagir au toucher et à la chaleur. Et les progrès ne s’arrêtent pas là : en partenariat avec des chercheurs de l’ETH Zurich et de l’Université de Tokyo, l’équipe a développé un robot biohybride combinant des capteurs en céramique et des muscles artificiels biocompatibles. Ces travaux ont été publiés dans la revue spécialisée « Advanced Intelligent Systems ».
En utilisant les propriétés spécifiques des cellules musculaires, comme celles des muscles squelettiques ou cardiaques, pour générer des forces, ce projet de recherche vise à créer des bioactionneurs capables de surpasser les matériaux synthétiques. Contrairement à ces derniers, les muscles offrent des qualités uniques : souplesse, capacité à s’adapter, à se réparer, ou encore à détecter leur environnement. Une telle technologie pourrait non seulement inspirer des implants médicaux et des dispositifs bioélectroniques, mais aussi donner aux robots biohybrides une certaine autonomie décisionnelle.
A noter que les robots dotés d’une structure polyvalente et de logiciels avancés font partie des tendances mises en avant par Gartner dans son « Top 10 des tendances technologiques stratégiques pour 2025 ».
