Une main à sept doigts, cinq plus deux robotisés

Publié par Publication le 21/07/2014 à 00:00
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Un nouveau dispositif porté au poignet augmente les capacités de la main de l'homme avec deux doigts robotisés en plus des cinq naturels.


Les deux doigts robotisés. Illustration: MIT

Visser avec un tournevis, enlever un bouchon de bouteille, peler une banane ne sont que quelques tâches simples mais qui sont impossibles à effectuer avec une seule main. Maintenant, un nouveau robot au poignet peut vous fournir un coup de main, ou plutôt de doigts.  

Les chercheurs du MIT ont développé un robot qui améliore le mouvement de préhension de la main humaine. Le dispositif, porté autour de son poignet, travaille essentiellement comme deux doigts supplémentaires adjacents à l'auriculaire et au pouce. Un algorithme de commande lui permet des mouvements en synchronisation avec les doigts de l'utilisateur et de saisir des objets de différentes formes et tailles. Avec ce dispositif, un utilisateur pourrait utiliser une seule main pour, par exemple, tenir la base d'une bouteille tout en dévissant le bouchon.


Dévissage du bouchon d'une bouteille avec une main, les doigts robotisés maintiennent la bouteille. Illustration: MIT

"Le mouvements des doigts robotisés est totalement intuitif et naturel" commente Harry Asada, professeur de génie dans le département génie mécanique du MIT "Vous n'avez pas besoin de commander le robot, mais simplement de remuer vos doigts naturellement. Les doigts robotiques vont alors réagir et aider vos doigts ".

En fin de compte, le professeur Asada explique qu'avec un peu d'habitude vous pouvez percevoir les doigts robotiques comme une partie de vous même. "Comme un outil que vous avez utilisé pendant une longue période, vous sentez le robot comme un prolongement de votre main" Il espère que le robot à deux doigts puisse aider les personnes ayant une dextérité limitée dans l'accomplissement de tâches domestiques courantes, telles que l'ouverture des bocaux et soulever des objets lourds. Le professeur Asada et Mlle Faye Wu étudiante ont présenté un document sur le robot aux Robotics: Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire...) et conférence Systems à Berkeley, en Californie.

Synergie biomécanique

Le robot, que les chercheurs ont surnommé "doigts robotisés surnuméraires", se compose d'actionneurs reliés entre eux pour exercer des forces aussi fortes que ceux des doigts de l'homme au cours d'un mouvement de préhension.

Afin de développer l'algorithme pour coordonner avec une main humaine les doigts robotisés, les chercheurs ont d'abord cherché la physiologie de gestes de la main, découvrant que les cinq doigts de la main sont très coordonnés. Alors que la main peut atteindre et attraper une orange d'une manière différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des...) que par exemple une tasse de café, deux tendances générales pour le mouvement sont utilisées en les recourbant vers l'intérieur pour saisir des objets et les amener avec les doigts ou par une combinaison (Une combinaison peut être :) de ces deux modèles.


Maintient d'une tasse de café avec les doigts robotisés sans se brûler. Illustration: MIT

Les chercheurs ont émis l'hypothèse qu'une "synergie biomécanique " similaire peut exister non seulement avec les cinq doigts de l'homme, mais aussi avec sept. Pour tester l'hypothèse, Mlle Wu portait un gant attaché à son poignet par une attelle lumineuse et équipé de multiples capteurs d'enregistrements de positions. Elle a ensuite saisie dans le laboratoire des objets courants, comme une boîte de biscuits, une bouteille de soda, et un ballon de football.

Mlle Wu a saisie chaque objet avec sa main, puis manuellement positionné les doigts robotisés pour maintenir l'objet. Elle a enregistrée la position sous divers angles de la main, des doigts, et des doigts robotises, avec les divers objets, puis analysé les données. Elle a constatée que chaque manipulation peut s'expliquer par une combinaison de deux ou trois tendances générales pour chacun des sept doigts.

Les chercheurs ont utilisé cette information pour élaborer un algorithme de commande afin de corréler les positions des deux doigts robotiques avec celles des cinq doigts humains. Le professeur Asada explique que l'algorithme apprend au robot les différentes positions que l'humain attend de celui-ci.


Vissage d'une main, maintient de la pièce par les doigts robotisés. Illustration: MIT

Rapprocher les robots aux humains

Pour l'instant (L'instant désigne le plus petit élément constitutif du temps. L'instant n'est pas...), le robot imite la préhension d'une part, et la fermeture (Le terme fermeture renvoie à :), en se positionnant en réponse à des doigts d'un être humain. Mais Mlle Wu aimerait aller plus loin avec un robot contrôlant non seulement la position, mais aussi la force.

"Actuellement, nous sommes à la recherche du maintien de l'objet, mais ce n'est pas tout", dit Wu. "Il y a d'autres éléments qui fond que la saisie est stable. Avec un objet qui semble petit mais lourd, ou qui est glissant, la position serait la même, mais la force serait différente, alors comment s'adapter à cela ? C'est la prochaine étape que nous allons étudier. "

Mlle Wu note également que certains gestes comme saisir une pomme peuvent différer légèrement d'une personne à une autre, et finalement, une aide robotique peut avoir à tenir compte des préférences personnelles de préhension. À cette fin, elle prévoit l'élaboration d'une bibliothèque de corrélation des gestes humains et robotiques. Quand un utilisateur travaille avec le robot, ce dernier pourrait apprendre à s'adapter pour correspondre à ces préférences, en écartant les autres de la bibliothèque. Elle compare cette machine d'apprentissage à celle des systèmes à commande vocale, comme Siri d'Apple.

"Une fois que vous l'avez utilisé pendant un certain temps, il s'habitue à votre prononciation afin qu'il puisse s'accorder à votre accent particulier", dit Mle Wu. "À long terme, notre technologie peut être similaire, où le robot pourra vous connaître et s'adapter à vous."

"C'est une rupture à la question de savoir comment les humains et les robots interagissent", dit Matthew Mason, directeur de l'Institut de robotique de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) Carnegie Mellon, qui n'était pas impliqué dans la recherche. "Il s'agit d'une vision nouvelle, qui s'ajoute aux nombreuses façons dont la robotique peut changer notre perception de nous-mêmes."

Pour le transport, le professeur Asada annonce que le robot peut également être réduit à une forme moins volumineuse.


"Il s'agit d'un prototype, mais on peut le réduire jusqu'à un tiers de sa taille, et le rendre pliable", dit Asada. "Nous pourrions le faire sous forme de montre ou de bracelet où les doigts en sont extraits, et lorsque le travail est fait, ils reviennent dans la montre. Les robots portables sont un moyen d'amener le robot au plus proche de notre vie quotidienne "
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