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Un capteur tactile 100 fois plus sensible qu’un doigt humain

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Des chercheurs du MIT et de l'université Northeastern ont équipé un robot d'un nouveau capteur tactile qui serait 100 fois plus sensible qu'un doigt humain. Le système associe la reconnaissance optique et un algorithme de vision pour atteindre une précision inédite. De quoi conférer à de tels robots une bien meilleure dextérité. La preuve : cette pince expérimentale peut brancher un connecteur USB...

Le capteur tactile GelSight co-développé par le MIT et l'université Northeastern tente une approche inédite pour la reconnaissance des objets en combinant une interface physique avec un algorithme de stéréophotométrie. Le système rend un robot capable de saisir des objets pour réaliser des manœuvres très précises, comme agripper l’embout d’un câble USB dans le bon sens et l’insérer dans sa prise. © Melanie Gonick/MIT

Brancher un câble USB dans une prise est devenu un geste courant. Pourtant, l'opération n'est pas aussi simple qu'il y paraît. Il faut tenir l'embout dans le bon sens d'insertion tout en l'alignant avec la prise. Une manœuvre qu'un humain exécute sans difficulté, mais qui est loin d'être facile pour un robot. Un nouveau capteur tactile dénommé GelSight est capable de conférer une telle dextérité à des doigts robotisés. Il a été co-développé par le MIT (Massachusetts Institute of Technology) et l'université Northeastern sur la base d'un projet lancé en 2009. Le système combine une interface physique, une membrane en caoutchouc synthétique transparente, couplée à un algorithme de stéréophotométrie qui va reconstituer en trois dimensions la géométrie de la surface avec laquelle le capteur est en contact.

La première version du capteur GelSight était suffisamment sensible pour détecter les détails à l'échelle du micromètre. Ce doigt artificiel était notamment capable de distinguer les reliefs de l'encre imprimée sur des billets de banque. Le nouveau GelSight n'est pas aussi performant, mais il a été considérablement miniaturisé et son algorithme est plus rapide. Une vidéo de démonstration publiée sur YouTube permet de constater avec quelle précision une main robotisée à deux doigts équipés du capteur parvient à attraper la fiche USB et à l'insérer dans sa prise sans encombre.

Ce capteur GelSight est la seconde version d’un modèle développé depuis 2009 qui a été considérablement miniaturisé pour pouvoir être installé sur des doigts robotisés. © Melanie Gonick/MIT

Le projet GelSight est financé par la Nasa

« En robotique, la manipulation et l'insertion de petites pièces est un problème important, qu'il s'agisse d'applications industrielles, médicales, spatiales ou dans des environnements dangereux », expliquent les chercheurs qui ont développé le GelSight. Le capteur se présente sous la forme d'un cube dont l'une des faces est une membrane en caoutchouc synthétique transparente et recouverte d'une peinture métallisée. Les quatre parois du cube en contact avec la membrane sont éclairées avec des Led rouge, verte, bleue et blanche.

Lorsqu'un objet entre en contact avec la membrane du capteur, celle-ci épouse les formes de la surface. L'éclairage Led produit un reflet qui est capté par une caméra miniature. En fonction des différentes fréquences de couleur, l'algorithme de stéréophotométrie est capable de reconstituer une cartographie 3D de cette surface. Dans le cas du câble USB, GelSight perçoit le relief du logo USB gaufré sur l'une des faces de la fiche. Cette image est alors comparée à une photo d'un embout USB de telle sorte que le capteur sait qu'il tient l'objet dans le bon sens.

Le robot se sert ensuite de son propre système de vision pour corréler l'embout et la prise USB afin de faire le branchement sans encombre. Les concepteurs du GelSight expliquent que le toucher humain est assez sensible pour percevoir deux reliefs espacés de seulement un millimètre, et affirment que leur capteur est 100 fois plus précis. Il n'y a pas encore d'application concrète annoncée, mais le projet est co-financé par la Nasa, ce qui donne une indication sur de possibles usages en aérospatiale.

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