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Posté par Publication le Jeudi 28/06/2012 à 00:00
Biotac, le robot qui reproduit le sens du toucher

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 Central, desservant les lignes du sud de Londres, du Surrey et du Sussex à partir des gares londoniennes de Victoria et London Bridge.) California se sont penchés sur le sujet et ont réussi à créer un robot (Un robot est un dispositif mécatronique (alliant mécanique, électronique et informatique) accomplissant automatiquement soit des tâches qui sont généralement dangereuses,...) 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 (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.), et de déterminer la forme et la texture d'un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette verbale. Il est défini par les...).

Sa structure se compose d'une coque bardée de divers capteurs. Celle-ci est recouverte d'un revêtement en silicone (Les silicones, ou polysiloxanes, sont des composés inorganiques formés d'une chaine silicium-oxygène (...-Si-O-Si-O-Si-O-...) sur laquelle des groupes se...) qui simule une peau (La peau est un organe composé de plusieurs couches de tissus. Elle joue, entre autres, le rôle d'enveloppe protectrice du corps.) avec des microsillons formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de hauteur : plus la fréquence est élevée, plus la hauteur perçue...) ainsi une empreinte digitale (Les digitales forment le genre Digitalis, environ 20 espèces de plantes herbacées classiquement placées dans la famille des Scrofulariacées. Les études récentes situent désormais ce...) 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 appellation les gaz qui sont l'exemple des fluides compressibles, et les liquides, qui sont des fluides peu compressibles. Dans certaines...) 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 à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis, Kaupifalco,...) des électrodes présentes dans la coque. L'effet ainsi produit permet de déterminer le point (Graphie) 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 (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique,...), 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 grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de...) de pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.). Grâce à un hydrophone (Un hydrophone est un transducteur électroacoustique destiné à transformer, dans les liquides, des oscillations acoustiques en oscillations électriques.), 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 (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une échelle des temps centrée sur le...). C'est notamment grâce à cette mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir d'une information.) 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, essentiel pour la survie et le développement des...), 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 quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient...) pour reconnaître le matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) qu'on lui soumet.

Enfin, des capteurs thermiques et des thermistances permettent de détecter la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de...) 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 grandeur utilisable exemple : une tension électrique,...) 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 cations et former des liaisons métalliques ainsi que des liaisons ioniques dans le cas des métaux alcalins. Les métaux...) est plus froid que le bois.

Les chercheurs espèrent que leur invention puisse être utilisée pour les prothèses de main (La main est l’organe préhensile effecteur situé à l’extrémité de l’avant-bras et relié à ce dernier par le poignet. C'est...), qui pourraient dorénavant offrir de nouvelles fonctionnalités grâce à la sensibilité tactile du robot. S'il est abouti d'un point de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) 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 (Une prothèse est un dispositif artificiel destiné à remplacer un membre, un organe ou une articulation.), en utilisant divers effets haptiques comme la température, le retour de force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale...) ou des vibrations.

Auteur de l'article: Cédric DEPOND
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