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Insight, un capteur pour doter les robots du sens du toucher

Insight, un capteur pour doter les robots du sens du toucher
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Une équipe de l’Institut Max Planck (MP-SI) a présenté son capteur haptique souple et robuste nommé Insight, dans un article publié le 23 février 2022 dans Nature Machine Intelligence. L’objectif : permettre aux robots de ressentir leur environnement aussi précisément que les hommes.

Insight, un capteur en forme de pouce

Nous l’indiquions dans Planète Robots n°70, à retrouver sur Cafeyn et Viapresse, les capteurs sont résolument les 5 sens du robots. Fidèle à ce principe, le capteur haptique développé par le MP-SI est guidé par une vision par ordinateur tout en exploitant un réseau neuronal profond. Son but : estimer avec précision où les objets entrent en contact avec le capteur et l’ampleur des forces appliquées.

Comme son homologue naturel, le doigt humain, le capteur est très sensible, robuste et dispose en prime d’une haute résolution. Conçu en forme de pouce, le capteur est constitué d’une coque souple construite autour d’un squelette rigide et léger. Ce dernier maintient la structure tout comme les os stabilisent le tissu mou des doigts.

Cachée à l’intérieur de ce capuchon de la taille d’un doigt se trouve une minuscule caméra fisheye à 160 degrés qui enregistre des images colorées, éclairées par un anneau LED. Cette caméra enregistre des images plusieurs fois par seconde et alimente avec ces données un réseau neuronal profond. L’algorithme détecte ainsi jusqu’au plus petit changement de lumière dans chaque pixel.

Une structure hybride pour une précision inédite

Cette structure hybride entre une coque souple renfermant un squelette rigide garantit une sensibilité et une robustesse élevées. Leur caméra peut ainsi détecter les moindres déformations de la surface à partir d’une seule image. En effet, en testant le capteur, les chercheurs ont réalisé qu’il était suffisamment sensible pour ressentir sa propre orientation par rapport à la gravité.

En une fraction de seconde, le dispositif peut donc déterminer avec exactitude où se situe la surface de contact, l’intensité des forces et leur direction. Le capteur déduit alors ce que les scientifiques appellent une carte de force. En d’autres termes, il fournit un vecteur de force pour la surface de chaque doigt en trois dimensions.

Autre particularité du capteur-pouce Insight : il possède une zone en forme d’ongle avec une couche d’élastomère plus fine. Cette fovéa tactile est conçue pour détecter même des forces minuscules et des formes d’objets détaillées.

Un capteur aux applications multiples

Le dispositif se différencie des capteurs haptiques précédents, qui n’avaient que de petites zones de détection. De plus, ces derniers étaient difficiles à fabriquer, et ne pouvaient souvent pas ressentir les forces parallèles à la peau. Or, celles-ci sont essentielles pour la manipulation robotique, comme tenir un verre de l’eau.

“La conception matérielle et logicielle que nous présentons peut être transférée à une grande variété de pièces de robots. Cela avec différentes formes et exigences de précision. L’architecture d’apprentissage automatique, la formation et le processus d’inférence sont tous généraux. Ils peuvent être appliqués à de nombreux autres capteurs”, conclue l’équipe.

© Getty Image

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Antoine Fabre