Une nouvelle publication de Avancées opto-électroniques; DOI 10.29026 / OEA.2025.240152, explique comment la peau bionique multi-photon réalise une visualisation haptique de haute précision pour la perception reconstructive.
La peau de palmier humaine contient plus de 20 000 vésicules tactiles, en fonction des vésicules tactiles dans la profondeur de la peau, le seuil d'activation, le mode de déclenchement et d'autres différences de ramassage de signal tactile, ainsi que le mécanisme croisé-synergiste entre eux, afin que la peau puisse obtenir des types différents des signaux tactiles. Et puis à travers le cerveau du cerveau central sur le traitement tactile du « calcul » du signal, peut réaliser que l'objet est plus complet et plus spécifique de capacité de perception, et peut même réaliser la perception de la reconstruction visuelle tactile, c'est-à-dire, en fonction de la structure tactile des objets, de la forme , texture et autres caractéristiques de la visualisation de la perception. Inspirés par ce mécanisme de perception tactile des êtres humains, les capteurs tactiles qui simulent la fonction de la peau humaine ont attiré une grande attention. Jusqu'à présent, les capteurs électriques basés sur les principes de résistance, de piézoélectricité et d'électricité de frottement ont pu imiter le nerf tactile pour collecter et traiter les informations physiques en surveillant le changement du signal électrique de sortie du capteur pendant le processus de contact.
Cependant, les capteurs tactiles électriques ont également des problèmes tels que des fuites potentielles, faciles à corroder, et non résistants aux interférences électromagnétiques, à une faible sensibilité, à une vitesse de réponse lente. En revanche, l'utilisation des moyennes optiques comme porteuse d'information pour réaliser la détection tactile devient un chemin technologique facultatif et idéal, qui a été démontré dans des capteurs à fibre optique de paramètres multi-physiques.
Visant les problèmes ci-dessus, l'équipe du chercheur associé Yu Yang du Micro-Nano Optoelectronics and Intelligent Perception Group of the National University of Defence Technology a proposé une peau de réseau de microfibre optique (OMAS) pour la reconnaissance de la forme d'objet dans l'interaction des ordinateurs humains. Cet OMAS utilise une micro-nanostructure longitudinale et transversale à quatre voies pour simuler avec succès le doigt humain ou les récepteurs tactiles multifonctionnels sous-cutanés et réalise l'effet synergique des récepteurs multi-tactiles dans plusieurs modalités tactiles. Pour réaliser davantage la capacité de perception de la reconstruction visuelle du toucher multimodal de type humain, l'équipe a intégré OMAS au module de traitement intelligent auto-développé du signal et a simulé le traitement du cerveau humain des signaux bioélectriques en utilisant des algorithmes d'apprentissage automatique tels que le réseau neuronal entièrement connecté entièrement connecté -Fcnn, qui a réalisé le mécanisme multifonctionnel de perception et de reconstruction spatiale des caractéristiques de l'objet telles que la forme, la dureté, la texture de surface, etc.
Grâce à des expériences, l'équipe a démontré que les OMA peuvent être utilisés comme une peau tactile flexible bionique pour les robots, c'est-à-dire qu'elle agit comme un récepteur tactile multifonctionnel. Comme le montre la figure 2, en analysant les données de pression statique, les OMA peuvent ressentir très bien la douceur, la dureté et la forme des objets de contact (appuyez sur la reconnaissance de six objets communs avec une précision à 100%). Comme le montre la figure 3, en analysant les caractéristiques des signaux tactiles de pression dynamique, les OMA peuvent identifier avec précision le matériau et la texture de surface des objets en contact (la précision de reconnaissance de dix tissus est aussi élevée que 98,5%, et le taux de réussite de reconnaissance de Dix chiffres de 0 à 9 en braille communs internationaux atteignent 99%). En tant que preuve de concept, l'équipe a intégré l'OMA dans une main robotique, a identifié avec succès le Mahjong entre plusieurs objets différents et a réalisé la reconnaissance des costumes et la perception de la reconstruction du Mahjong. Cela vérifie efficacement l'avantage de perception tactile vectorielle de cette peau bionique multiphotonique, qui est importante pour soutenir la détection de textures complexes 3D à la surface des objets, et même pour réaliser la visualisation tactile et la perception de la reconstruction.
Les récepteurs tactiles basés sur la peau bionique multi-photon développé par les auteurs de cet article ont la capacité d'imiter la capacité de la peau humaine à ressentir une pression statique et dynamique, et sont capables de caractériser avec précision la forme, la dureté et la texture complexe des objets, qui, qui s'applique aux champs des appareils portables intelligents, de la détection tactile robotique et de la réalité virtuelle, entre autres. Cette technologie fournit une nouvelle solution pour l'interaction intelligente des ordinateurs humains et favorise l'application de capteurs tactiles dans le domaine des appareils portables et de la perception intelligente robotique. Grâce à un développement ultérieur de la technologie de détection de la peau tactile multiphotonale, l'équipe se concentrera sur l'amélioration de sa capacité d'application dans des environnements complexes tels que sous-marin et espace, en vue de sa large application dans les domaines du contrôle d'interaction de réalité mixte, de la recherche scientifique marine, et exploration de l'espace profond.
