CAPTEURS TACTILES (PEAU ROBOTIQUE)

Un robot collaborant avec un humain doit pouvoir connaître les intentions de celui-ci. En effet, plutôt que de suivre une trajectoire, un robot collaboratif sentira la pression qu'une personne applique sur lui et réagira en conséquence. Il est donc pertinent de recouvrir le robot de capteurs tactiles, ou peau robotique, capable de sentir la pression appliquée en chaque point. Idéalement, la peau robotique doit être construite à partir d'un matériau flexible et étirable qui permettra de l'installer facilement sur la surface externe d'un manipulateur. L'avantage d'un tel capteur tactile est de permettre l'interaction physique avec toutes les parties du robot, contrairement à un capteur d'efforts standard.

Le matériau utilisé dans la fabrication de la peau robotique est du silicone. La raison est qu'en plus d'être flexible et extensible, il est possible de le charger de noir de carbone, ce qui en fait un conducteur électrique intelligent. En effet, la conduction électrique se fait au travers de chaînes de carbone qui se forment lorsque le silicone se solidifie. Lorsqu'une pression est appliquée sur le silicone, ces chaînes sont brisées et la conductivité électrique de la couche sensible diminue, comme on peut le voir sur la figure suivante.

Pour mesurer la résistance locale de la couche sensible, une électrode est placée de chaque côté du silicone, créant ainsi un taxel (pixel tactile). Puisque deux électrodes par taxel créeraient un trop grand nombre de fils, on utilise plutôt des électrodes en bandes placées de façon perpendiculaire sur les deux côtés de la couche sensible, créant ainsi une grille de taxels. En effectuant successivement une mise à la terre sur chaque rangée, il est possible de mesurer en même temps la résistance sur toutes les colonnes qui sont isolées électriquement par des amplificateurs opérationnels. Cette stratégie, illustrée sur la figure suivante, permet de réduire de façon significative la complexité de l'électronique requise dans le cas d'une large grille de taxels.

Les électrodes, conçues d'un tissu conducteur flexible et extensible, sont moulées à même le silicone chargé de noir de carbone afin de réduire la résistance de contact. Le tout est ensuite coulé dans du silicone, non chargé de noir de carbone, afin d'isoler et de protéger les composantes conductrices. Le silicone ajouté permet également d'absorber les impacts lors de collisions imprévues. La figure 3 montre le prototype d'une peau robotique de 4x4 taxels.