Cette nouvelle technologie, basée sur des composites de graphène et de métal liquide, permet aux robots de détecter non seulement la pression exercée sur un objet, mais aussi la direction des forces appliquées, le glissement de l'objet et même la rugosité de sa surface. Plus important encore, tout cela est réalisé à une échelle suffisamment petite pour rivaliser avec la résolution spatiale du bout des doigts humains.
Les capteurs tactiles flexibles sont essentiels pour des applications allant des prothèses avancées et des dispositifs haptiques portables aux robots dotés de mains extrêmement dextres. Les doigts humains utilisent différents types de mécanorécepteurs pour percevoir simultanément la pression, les forces de cisaillement, les vibrations et la texture. Reproduire ce niveau de perception tactile multidimensionnelle dans des systèmes artificiels a toujours été un défi majeur, notamment pour les dispositifs qui doivent être miniaturisés et robustes pour une utilisation pratique.

Surmonter les limitations des capteurs tactiles actuels
: « De nombreux capteurs tactiles multidimensionnels existants sont trop volumineux, fragiles ou complexes à fabriquer, ou ne permettent pas de distinguer avec précision les forces normales des forces tangentielles », explique le professeur Tawfique Hasan du Cambridge Graphene Centre et principal auteur de l’étude. « Cela a longtemps constitué un obstacle majeur à la réalisation d’une manipulation robotique véritablement précise. »
Pour pallier ces limitations, l’équipe a mis au point une nouvelle classe d’élastomères poreux anisotropes, associés au graphène.

Un matériau à base de graphène et de métal liquide, inspiré de la peau humaine.
Ces composites souples et flexibles associent des feuilles de graphène, des microgouttelettes déformables de métal liquide et des particules de nickel alignées magnétiquement, intégrées dans une matrice de silicium poreux.
Chaque composant joue un rôle clé :
le graphène crée des voies conductrices flexibles ;
le métal liquide agit comme un nœud conducteur déformable ;
les particules de nickel, alignées par un champ magnétique, confèrent au matériau une sensibilité directionnelle.
La structure poreuse améliore encore la sensibilité en permettant au matériau de se déformer facilement sous des forces minimales.
S'inspirant des microstructures de la peau humaine, les chercheurs ont moulé le matériau en pyramides microscopiques, dont certaines ne mesurent que 200 micromètres. Ces pyramides concentrent les contraintes à leurs extrémités, permettant au capteur de détecter des forces extrêmement faibles tout en conservant une plage de mesure large et très linéaire.

Haute sensibilité et détection de force 3D précise.
Ce capteur tactile est capable de reconstruire le vecteur de force complet en trois dimensions, offrant une perception tactile multidimensionnelle aux performances exceptionnelles :
sensibilité jusqu’à 110 kPa⁻¹,
plage linéaire de 500 kPa,
erreur de direction de la force inférieure à 2 degrés et
limite de détection inférieure à un micronewton (suffisante pour détecter un grain de sable).
Comparé aux capteurs de force 3D flexibles existants, ce nouveau dispositif améliore la taille et les limites de détection d’un ordre de grandeur.
Plus important encore, le capteur distingue les forces de cisaillement des forces normales, ce qui lui permet de détecter le début du glissement d’un objet. En mesurant les signaux de quatre électrodes situées sous chaque pyramide, le système reconstruit mathématiquement et en temps réel le vecteur de force tridimensionnel complet.

Des préhensions de précision aux microrobots et prothèses :
lors de démonstrations pratiques, l’équipe a intégré les capteurs à des pinces robotisées. Les robots ont pu saisir des objets fragiles, comme de très fins tubes de papier, sans les écraser. Contrairement aux capteurs traditionnels qui nécessitent des informations préalables sur les objets, le nouveau système s’adapte en temps réel en détectant les glissements.
À des échelles encore plus petites, des réseaux de microcapteurs ont permis d’identifier la masse, la géométrie et la densité du matériau de minuscules sphères métalliques en analysant la distribution des forces en 3D.

Cela ouvre la voie à des applications dans les domaines suivants :
micromanipulation,
chirurgie mini-invasive
, microrobotique,
où les capteurs de force conventionnels sont trop volumineux.

Impact sur la robotique et les prothèses du futur :
L’impact potentiel est considérable, la robotique continuant de se développer dans l’industrie et la société. Selon la Fédération internationale de robotique, le marché mondial de la robotique industrielle est évalué à environ 12,5 milliards de livres sterling, et l’une des tendances clés pour 2026 est le recours accru aux robots pour pallier la pénurie de main-d’œuvre.
Les progrès réalisés dans le domaine des capteurs tactiles, comme celui-ci, pourraient permettre aux robots d’interagir avec les objets de manière plus sûre et plus intelligente dans des environnements réels.
Au-delà de la robotique, cette technologie pourrait également transformer le domaine des prothèses avancées. Les membres artificiels modernes s’appuient de plus en plus sur le retour tactile pour offrir aux utilisateurs une sensation du toucher. Des capteurs 3D miniaturisés et ultrasensibles pourraient permettre des interactions plus naturelles avec les objets, améliorant ainsi le contrôle, la sécurité et la confiance de l’utilisateur.

« Notre approche démontre qu’il n’est pas nécessaire d’avoir des structures mécaniques encombrantes ni des systèmes optiques complexes pour obtenir une détection tactile 3D haute résolution », explique le Dr Guolin Yun, premier auteur de l’étude. « En combinant des matériaux intelligents à des structures inspirées de la peau, nous avons atteint des performances remarquablement proches du toucher humain. »
Les chercheurs envisagent de miniaturiser davantage ces capteurs, potentiellement à moins de 50 micromètres, pour atteindre une densité de mécanorécepteurs comparable à celle de la peau humaine. Les versions futures pourraient également intégrer la détection de la température et de l’humidité, pour aboutir à une peau artificielle entièrement multimodale.
À mesure que les robots quittent les environnements industriels contrôlés pour investir les foyers, les hôpitaux et les contextes imprévisibles, de telles avancées dans le domaine du toucher pourraient être révolutionnaires, permettant aux machines non seulement de voir et d’agir, mais aussi de ressentir.

Références :

(Accès libre) https://www.nature.com/articles/s41563-026-02508-7

https://ifr.org/ifr-press-releases/news/top-5-global-robotics-trends-2026

Source: Université de Cambridge