Biotac, le robot qui reproduit le sens du toucher

Publié par Publication le 28/06/2012 à 00:00
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Biotac reproduit le sens du toucher
Illustration: SynTouch LLC
Le toucher est l'un des sens les plus difficiles à imiter en robotique. Pourtant, la conception artificielle d'un tel sens aurait un intérêt majeur dans les technologies employées à la conception de prothèses de bras. Des chercheurs de la Viterbi School of Engineering à l'University of Southern (Southern est le nouveau nom de la concession ferroviaire, initialement exploitée par Connex South...) California se sont penchés sur le sujet et ont réussi à créer un robot qui arrive désormais à surpasser les humains.

Le robot en question, baptisé Biotac, est fabriqué par la société SynTouch LLC. Il rassemble les propriétés mécaniques et les capacités sensorielles d'un doigt humain. Il est capable de différencier le chaud du froid, et de déterminer la forme et la texture d'un objet.

Sa structure se compose d'une coque bardée de divers capteurs. Celle-ci est recouverte d'un revêtement en silicone qui simule une peau avec des microsillons formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de...) ainsi une empreinte digitale (Les digitales forment le genre Digitalis, environ 20 espèces de plantes herbacées...) qui lui est propre. Entre la coque et la couche de silicone circule un fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette...) conducteur. Ainsi, dès que le doigt entre en contact avec un objet, la peau en silicone se déforme et génère un mouvement du fluide autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) des électrodes présentes dans la coque. L'effet ainsi produit permet de déterminer le point de contact et la forme de la partie de l'objet en contact avec le doigt.

Il sait également reconnaître la forme globale de l'objet en utilisant une approche empirique, comme le font les hommes. Il lui suffit d'explorer l'objet en question: à chaque mouvement résulte une information qu'il va associer à une expérience passée et qui va lui permettre de décider quel sera le mouvement suivant à effectuer, et ce jusqu'à avoir une idée satisfaisante de la forme que peut avoir l'objet. Il sait ainsi distinguer les bords, les surfaces, les courbures, etc.

BioTac peut également analyser les textures d'une surface, et c'est d'ailleurs dans ce domaine qu'il est le meilleur. Lorsque son doigt frotte une surface, les microsillons de sa peau émettent des vibrations qui sont analysées par le capteur (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une...) de pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...). Grâce à un hydrophone (Un hydrophone est un transducteur électroacoustique destiné à transformer, dans les liquides,...), ces vibrations lui permettent d'identifier les textures et de distinguer avec beaucoup de précision les nuances entre ces textures. Lorsqu'il rencontre une texture inconnue, il tente de déterminer son niveau de similitude avec une texture qu'il a déjà rencontrée par le passé. C'est notamment grâce à cette mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir...) qu'il va décider quel sera le mouvement suivant à effectuer, et ce jusqu'à ce qu'il atteigne une confiance à 99%. Des tests ont d'ailleurs révélé que BioTac est capable d'identifier plus de cent matières différentes par le toucher (Le toucher, aussi appelé tact ou taction, est l'un des cinq sens de l'homme ou de l'animal,...), ce qui est plus performant qu'un doigt humain ! Les premiers essais révèlent un taux de réussite de 95% après une série de cinq mouvements d'exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.) en moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de...) pour reconnaître le matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...) qu'on lui soumet.

Enfin, des capteurs thermiques et des thermistances permettent de détecter la température de l'objet. Le robot identifie la température que doit atteindre l'électronique embarquée dans le capteur (Un capteur est un dispositif transformant l'état d'une grandeur physique observée en une...) pour chauffer le doigt au-delà de la température ambiante. En calculant la différence de température entre la surface du capteur et celle de l'objet, la thermistance présente sous la peau permet d'en déduire si l'objet est chaud ou froid. Le robot est ainsi capable de déterminer que le métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des...) est plus froid que le bois.

Les chercheurs espèrent que leur invention puisse être utilisée pour les prothèses de main, qui pourraient dorénavant offrir de nouvelles fonctionnalités grâce à la sensibilité tactile du robot. S'il est abouti d'un point de vue matériel, reste toutefois la partie logicielle à exploiter avant de connaître une application dans le domaine médical. Les chercheurs se fixent dorénavant deux nouveaux objectifs: le premier est de développer un algorithme capable d'ajuster la préhension en fonction de l'objet à saisir ; le second est de développer un système capable de renvoyer un retour sensoriel au porteur d'une telle prothèse, en utilisant divers effets haptiques comme la température, le retour de force ou des vibrations.

Auteur de l'article: Cédric DEPOND
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