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*Cet article est le contenu du 13ème numéro de "Half Moon Talk" en 2024

Pourquoi est-il si difficile de serrer la main d’un robot ?

Les bébés peuvent tirer au sort dès l’âge d’un an, mais laisser un robot apprendre à comprendre est quelque chose que des centaines d’articles de revues de premier plan ne peuvent pas expliquer clairement.

Les scientifiques nous disent qu’il est plus difficile pour un robot de ramasser un ballon ou de soulever un verre que de jouer aux échecs comme un humain, de parler comme un humain ou de marcher comme un humain. "Il y a dix ans, il y avait un dicton dans notre entourage : 'Ne serrez pas la main des robots'", a déclaré Shen Guozhen, directeur de l'Institut des dispositifs électroniques flexibles et de la fabrication intelligente de l'Institut de technologie de Pékin.

Pourquoi dites vous cela? Que manque-t-il dans la façon dont un robot qui ne sait pas serrer la main interagit avec le monde ?

C'est vraiment différent sans peau

s'avère être...

"Dans le passé, les robots n'avaient aucun sens du toucher et ne pouvaient pas contrôler leur force. Lorsqu'ils serraient la main des gens, ils ne savaient pas quand lâcher leurs mains. S'ils ne faisaient pas attention, ils risquaient d'écraser les os des gens. mains. » La réponse de Shen Guozhen a révélé un point crucial de la recherche sur les robots : le corps du robot. Il manque un organe humain, et c’est le plus gros : la peau.

Sans peau, il est difficile pour les robots d'avoir un sens du toucher développé. L'une des images de robots classiques de l'histoire du cinéma, "Edward Scissorhands", blessant accidentellement des personnes avec force, n'est toujours pas rare dans les laboratoires de robotique d'aujourd'hui.

Pour cette raison, nous avons déjà parlé de robots écrivant des dissertations et jouant aux échecs, mais nous n’avons pas encore entendu parler de robots accomplissant habilement les tâches ménagères.

Le toucher est en fait une « combinaison » de multiples informations sensorielles : l'emplacement du contact, la taille et la direction de la force de contact, la température, la texture et la dureté de l'objet de contact (ou même de l'objet sans contact)... Notre la peau peut capturer ces informations de manière extrêmement délicate. Les indices sont transmis au cerveau et bon nombre de nos réactions et actions inconscientes sont initiées.

On peut dire que la peau n'est pas seulement une couche de près de 2 mètres carrés d'attache à la surface du corps, mais aussi le lien de communication et d'interaction entre les personnes et le monde qui les entoure.

Alors, que diriez-vous d’ajouter un skin au robot ? Les robots peuvent-ils percevoir et s’adapter à l’environnement comme les humains ?

Une main robotique équipée d'une peau électronique bionique tridimensionnelle interagit avec la main humaine

La peau électronique, c'est quoi exactement ?

Bien sûr, tous les robots des films ne ressemblent pas à Edward.

Bien que le robot Alita, protagoniste du film de science-fiction "Alita", soit mince, c'est une "guerrière hexagonale". Son pouvoir de combat vient de la « technologie noire », notamment de la peau électronique qui est plus sensible que celle des humains.

Oui, une peau électronique. Permettant aux robots de percevoir pleinement leur propre corps et leur environnement, la peau électronique est aujourd’hui devenue un domaine de recherche important en robotique.

Une fois que le robot a acquis le sens du toucher à l'aide de la peau électronique, il peut lire de manière plus complète et plus précise les signaux de pression dans l'environnement, et ses actions seront plus flexibles et efficaces. D’une manière générale, les robots actuels manquent de retour de force précis sur les objets, ce qui rend difficile la saisie et la manipulation précises d’objets petits ou mous. La peau électronique peut donner aux futurs robots une paire de « mains compétentes » et il peut être facile d’effectuer des opérations chirurgicales de haute précision.

Alors, qu’est-ce que la peau électronique exactement ?

Shen Guozhen a introduit que la peau humaine est composée d'épiderme, de derme et de tissu sous-cutané, et que la peau électronique a une structure « sandwich » similaire, composée de matériaux d'électrode, de matériaux actifs et de substrats flexibles. Le matériau d'électrode sert de couche de connexion électrique et est situé des deux côtés du matériau actif pour recevoir et transmettre des signaux électriques ; la fonction du matériau actif est de convertir les stimuli environnementaux en signaux électriques détectables ; le substrat flexible est chargé de supporter le matériau actif ; la peau électronique et sa connexion avec le corps du robot s'emboîtent.

Quels problèmes faut-il résoudre pour développer une peau électronique ? Le premier problème est la « douceur » de la matière. La clé de la peau électronique réside dans le mot « soft ». Les matériaux pouvant servir de peau doivent être souples et extensibles, et non rigides et cassants. Comment est-il possible de « remonter doucement les doigts » ?

Il existe désormais trois directions d’exploration dans la communauté scientifique. Le premier se concentre sur la flexibilité physique et s’efforce de développer des matériaux à plus petite échelle. Par exemple, le nano-silicium mou et hautement biocompatible peut être utilisé comme capteur biochimique pour atteindre dans une certaine mesure les fonctions cutanées. La seconde s’appuie sur la flexibilité structurelle. Des efforts sont déployés pour développer diverses nouvelles structures mécaniques de métaux et d'autres substances, telles que des ressorts, des spirales, des serpents... et transformer des matériaux durs traditionnels en de nouveaux matériaux dotés de bonnes capacités d'étirement et de flexion. D'autres scientifiques tentent de briser la flexibilité intrinsèque et de modifier les propriétés des matériaux polymères grâce à l'ingénierie des polymères afin qu'ils aient des propriétés de traction élevées et même des fonctions d'auto-guérison.

Pour développer la peau électronique, il faut aussi travailler sur la fonction de détection. La détection est la base sur laquelle les machines perçoivent l'environnement. Elles peuvent détecter la pression et la température, évaluer les différents objets touchés et déterminer si l'objet que vous avez dans la main est une pêche ou un œuf. Les capteurs ne sont pas nécessaires. Le capteur tactile doit obtenir diverses caractéristiques de la surface de l'objet de contact de manière aussi complète que possible et a des exigences particulièrement élevées en matière de sensibilité de détection.

La peau électronique flexible, extensible et multifonctionnelle développée par l'équipe de Shen Guozhen peut être utilisée pour la surveillance en temps réel des signaux physiologiques humains.

De plus, la manière de transmettre efficacement les signaux capturés par les capteurs constitue également un problème. La clé est de savoir comment minimiser la perte de signaux lors de la transmission au « cerveau » du robot ?

Skin électronique, prenons-en un aussi ?

En fait, la peau électronique n'est pas seulement la prochaine génération d'équipements pour robots, mais aussi « digne d'être possédée » par nous-mêmes.

Aujourd’hui, avec l’essor de la technologie de réalité virtuelle, la peau électronique peut être une aide importante pour permettre aux humains de parcourir le métaverse. Dans le monde virtuel, la peau électronique peut restaurer le sens du toucher dans la plus grande mesure, permettant non seulement aux gens de « toucher » des objets virtuels de manière presque réaliste, mais peut même restaurer les sentiments apportés aux gens par la brise, le débit d'eau et le feu, améliorant considérablement le sentiment d'immersion et de réalité.

De plus, pour les patients brûlés et échaudés et les patients amputés, la peau électronique peut leur permettre de retrouver le sens du toucher et de continuer à profiter d’une vie meilleure.

Comment la peau électronique peut-elle aider les gens ordinaires qui sont physiquement et mentalement capables ? "Il peut fonctionner comme un dispositif de surveillance de la santé humaine. La peau électronique est en contact direct avec le corps humain et peut mesurer directement l'état en temps réel de nos données corporelles (telles que la fréquence cardiaque, la température corporelle, la glycémie et la tension artérielle). ) grâce à des capteurs de haute précision, ce qui équivaut à la précision. Le niveau du « bracelet de santé » a bondi. » Shen Guozhen a déclaré que ce type de technologie a mûri et que les produits entreront progressivement sur le marché.

En fait, les scientifiques ont une idée plus audacieuse : les fonctions des smartphones peuvent-elles être intégrées dans la peau électronique ? Si le capteur de la peau électronique est suffisamment sensible, le circuit est fluide et les performances sont stables, ne serait-il pas logique de « cliquer » sur différentes positions de la peau électronique pour envoyer et recevoir des messages et passer des appels ?

Peut-être que nous pourrons alors vraiment poser nos téléphones portables et sortir légers.

Titre original « Oserez-vous serrer la main d'un robot ? » 》

Journaliste Banyuetan : Zhang Manzi/Editeur : Fan Zhongxiu

Editeur : Qin Daixin/Recteur : Zhang Ziqing