Toucher Artificiel

Dans MARCHE DES ETUDES
Par Coralie Privet-Thieulin

L’ensemble de ces dispositifs artificiels de caractérisation du toucher ne permet pas de corréler de manière effective et efficiente une valeur de mesure physique vibratoire ou acoustique aux sensations réelles perçues par un humain. Ces sensations réelles sont cruciales, notamment pour évaluer la qualité tactile des cheveux ou les effets des produits cosmétiques sur la peau. Au Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes (LTDS), le développement de dispositifs d’analyse sensorielle de la peau et des cheveux a nécessité une recherche approfondie sur le comportement mécanique et tribologique de la pulpe du doigt lors du contact avec une surface. Fort de ces travaux de recherche, plusieurs appareils ont été conçus sur plusieurs années afin d’arriver, in fine, à un dispositif innovant, le Touchy Finger, fiable et ergonomique, capable d’objectiver le toucher humain. Revenons sur les faits marquants qui ont conduit au développement du Touchy Finger.

Les premières études tribologiques sur la peau ont examiné comment différents produits influençaient la friction et la sensation tactile. Les résultats ont montré que le coefficient de frottement de la peau était modifié par les hydratants et autres produits de soin, affectant ainsi la sensation et le confort de la peau. Cependant, la simple mesure du coefficient de frottement s’est révélée insuffisante pour caractériser de manière fiable le toucher.

Pour mieux appréhender la physiologie du toucher et intégrer la mesure des vibrations générées par le frottement, les chercheurs du LTDS ont proposé la création d’une sonde tribo-acoustique (WEAR, vol. 267, pages 1274-1280, 15/06/2009). Le principe est assez simple : lorsqu’on fait glisser un objet sur la peau avec une légère pression, le tissu cutané répond par une vibration dépendant de sa propre rugosité, avec des variations d’intensité et de fréquence. Par exemple, une peau sèche émet un signal acoustique plus fort. Amplifiée dans une sphère creuse, cette vibration est détectée par un capteur situé à l’intérieur. Bien que prometteuse, la sonde tribo-acoustique ne tient pas compte des propriétés biologiques du doigt lors du toucher, notamment de l’âge et du genre. Ainsi la poursuite des travaux a abouti à la mise au point d’un doigt artificiel basé sur le même principe. L’avantage est que sa sensibilité peut être adaptée selon l’âge et les caractéristiques de l’usager ciblé.

DU TOUCHER ARTIFICIEL AU TOUCHY FINGER, DOIGT HUMAIN AUGMENTÉ, CONNECTÉ ET INTELLIGENT…

Ainsi, pour aller plus loin et toujours en s’inspirant du mécanisme de toucher du doigt humain, le LTDS a développé « Touchy Finger », un dispositif de doigt humain augmenté et connecté, capable de mesurer la qualité tactile de la peau, des cheveux et de toutes autres surfaces.

Comme le doigt humain, le dispositif développé est équipé de capteurs de vibration et d’un capteur de mesure de la force d’appui. Il se présente sous forme d’une demi-bague qui se glisse sur le bout de l’index. Lors du toucher d’une surface, les vibrations et la force d’appui enregistrés par le dispositif sont transformées en un paramètre de qualité tactile. En effet, à partir du signal de vibrations issu de l’accéléromètre, on calcule le niveau vibratoire moyen Lv suivant la relation suivante :

où V est la moyenne quadratique du signal vibratoire et V0 est le niveau vibratoire de référence (10-9 m/s).
Ce niveau vibratoire moyen Lv correspond à l’intensité de la vibration produite par le frottement de la pulpe du doigt sur la surface à analyser. Il est représentatif de l’état de surface ainsi que de la qualité tactile effectivement ressentie par la personne dont le doigt est équipé de l’accéléromètre.
Par ailleurs, Touchy Finger permet l’enregistrement des efforts tangentiels et normaux appliqués par le doigt sur la surface. Ces informations sont transmises à une tablette via une connexion wifi. Les résultats expérimentaux obtenus ont montré une parfaite corrélation entre les vibrations mesurées et la classification sensorielle réalisée par des groupes d’experts.

Les chercheurs du LTDS travaillent actuellement à rendre TOUCHY FINGER intelligent en intégrant des algorithmes d’Intelligence Artificielle (IA) pour permettre d’identifier un profil sensoriel. Des soins cosmétiques ultra-personnalisés pourront alors être proposés par les marques afin d’offrir une nouvelle expérience sensorielle à leurs clients.