De nouveaux capteurs tactiles optiques ouvrent la voie à des technologies avancées de reconnaissance biométrique
Les capteurs tactiles optiques suscitent une attention considérable en tant que technologies de reconnaissance biométrique de nouvelle génération. Capables d'analyser les forces dynamiques d'une seule image, ces capteurs transcendent les limites des systèmes optiques existants, créant des applications potentielles dans divers domaines, tels que l'analyse des émotions de l'écriture manuscrite, la caractérisation des surfaces et les mesures anti-contrefaçon.
Une équipe de recherche collaborative, composée du professeur Jiseok Lee, du professeur Hyunhyub Ko et du professeur Donghyuk Kim de l'École d'ingénierie énergétique et chimique de l'UNIST, aux côtés du professeur Jungwook Kim de l'Université nationale de Séoul, a développé un capteur tactile optique qui analyse les signaux tactiles dynamiques dans temps réel. L'ouvrage est publié dans Communications naturelles.
Les capteurs précédents se limitaient à mesurer les forces statiques ou dynamiques ; cependant, cette équipe de recherche a mis au point une technologie capable de séparer et d’analyser ces forces simultanément. Cette avancée ouvre notamment de nouvelles possibilités pour représenter visuellement les variations de vitesse et de pression d’écriture manuscrite, ainsi que pour l’identification individuelle grâce à l’analyse de l’apprentissage automatique.
Au cœur de cette technologie innovante se trouvent des nanoparticules à conversion ascendante, qui facilitent les mesures haute résolution des forces dynamiques et détectent avec précision les stimuli externes en absorbant la lumière proche infrarouge.
Pour améliorer l’analyse des données, l’équipe de recherche a incorporé des techniques d’apprentissage automatique pour traiter plus précisément les données collectées par les capteurs. Leur algorithme d’apprentissage automatique a efficacement séparé la pression verticale des forces de cisaillement de friction au sein des signaux tactiles dynamiques et a identifié avec précision la direction de ces forces. La validité du chemin de transmission de force et des changements de signal au sein du capteur a été confirmée par une analyse par éléments finis.
La conception du capteur imite la structure sensorielle de la peau humaine, offrant une amplification de la détection de force. Il distingue simultanément la pression verticale et les forces de cisaillement de friction à partir d'une seule image optique, capable de détecter des forces infimes aussi faibles que 0,05 N générées par une légère pression sur un objet, et offre un temps de réponse impressionnant de 9,12 millisecondes.
Le capteur développé a des applications potentielles non seulement pour l’analyse de l’écriture manuscrite, mais également pour la reconnaissance des empreintes digitales et l’interprétation du braille. En pratique, l'équipe de recherche a mis en œuvre un système qui convertit le braille en voix, démontrant l'utilité du capteur dans les systèmes biométriques dynamiques et les scénarios anti-contrefaçon.
Le professeur Lee a noté : « Il s'agit de la première étude à visualiser simultanément la pression statique et la friction dynamique en imitant les structures sensorielles de la peau humaine, permettant ainsi une analyse en temps réel grâce à la séparation de ces deux forces via l'apprentissage automatique. »
Le premier auteur, Changil Son, a souligné : « Cette structure simple de capteur est prometteuse pour de futures applications dans la quantification dynamique de la pression, en particulier dans la détection d'écriture manuscrite à haute sensibilité. »
Le co-auteur Chaeyong Ryu a déclaré : « Ces avancées contribueront au développement de capteurs basés sur l'apprentissage de l'IA applicables en robotique. »
