Un capteur capacitif révolutionnaire inventé par le MIT

Des chercheurs du MIT de Boston et de la Northeastern University ont inventé un nouveau genre de capteur tactile qui donne à un robot une dextérité sans précédent.

Un des défis de la robotique est de rendre les machines toujours plus adroites. La précision et l’adresse sont des facultés primordiales à leur enseigner, afin qu’elles puissent évoluer parmi nous, sans être un danger. En équipant leur robot d’un capteur innovant, les chercheurs du MIT se sont rapprochés du but. Leur robot est désormais capable de se saisir d’un câble USB et de le brancher à son port.

Ce capteur tactile (encore appelé capteur capacitif) est une adaptation d’une technologie appelée GelSight, développée par le laboratoire d’Edward Adelson, professeur au MIT en 2009. Il n’est pas aussi sensible que celui d’origine, car sa taille a été réduite pour tenir dans un bras de robot. En outre, son algorithme de traitement a été amélioré et donne des réponses en temps-réel.

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Un capteur qui « voit » au micromètre près

La précision des robots industriels n’est plus une chose à prouver. Ils sont d’une efficacité et d’une précision redoutables lorsque les objets qu’ils manipulent sont positionnés correctement à l’avance, là où le robot s’attend à les trouver. Mais d’après Robert Platt, professeur d’Informatique à la Northeastern University et expert en robotique, qu’un robot arrive à adapter ses mouvements en temps réel en fonction d’une situation, est quelque chose de nouveau, d’inédit. Jusqu’ici, personne n’était arrivé à le faire, parce que les capteurs actuels ne sont pas assez précis et ne fournissent pas suffisamment d’informations sur la position relative de l’objet et son déplacement, par rapport au robot.

La plupart des capteurs tactiles utilisent des règles mécaniques pour mesurer les forces, tandis que GelSight utilise des règles d’optique et des algorithmes de vision artificielle.

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Une technologie découverte grâce à un enfant

Je me suis intéressé aux capteurs tactiles parce que j’ai des enfants, dit Adelson. Je m’attendais à être fasciné par la façon dont ils se servent de leur système visuel, mais j’ai été encore plus fasciné par la façon dont ils utilisent leurs doigts. Mais si vous voulez regarder les stimuli des doigts, il faut trouver un moyen de transformer le signal tactile, mécanique, en un signal visuel.

C’est ce qu’Adelson a fait. Son capteur GelSight est fait d’une plaque en plastique transparente peinte avec de la peinture polychrome. Le plastique s’adapte à la forme de l’objet contre lequel il est pressé, et la peinture polychrome sert à atténuer les propriétés réfléchissantes des objets afin d’en faciliter les mesures.

Un gel est placé dans un compartiment en plastique en forme de cube, dont la face qui est en contact avec les objets, est recouverte avec la peinture métallique. Les quatre faces adjacentes à la face de détection sont translucides, et chacune d’elles, laisse passer une couleur (rouge, verte, bleue ou blanche) émise par des LEDs situées sur la face opposée du cube. Lorsqu’au au contact d’un objet le gel se déforme, la lumière réfléchie par la peinture polychrome est absorbée par une caméra située à l’arrière du cube.

Les algorithmes développés par Adelson déduisent ensuite la forme de l’objet contre lequel le capteur est pressé, en fonction de l’intensité du rayonnement lumineux reçu. Par cette technique, le capteur GelSight est cent fois plus sensible que le doigt humain.

GelSight et Baxter : une équipe qui gagne !

L’équipe de Platt a voulu tester son capteur révolutionnaire sur le robot collaboratif Baxter (Lire Qui est le robot Baxter ?). On vous rappelle qu’il est issu d’une spin-off du MIT, Rethink Robotics. Pour l’expérience, Baxter a été équipé d’une pince à deux doigts, avec un capteur GelSight dans l’un d’eux.

A l’aide d’algorithmes de vision artificielle, le robot identifie la prise USB et s’en saisit. Baxter détermine ensuite la position du port USB par rapport à sa pince à l’aide d’une marque que le robot reconnaît. Bien qu’il y ait encore des variations de +/- 3 millimètres dans chacune des deux directions, le robot réussit quand même à brancher la prise dans son port.

Un capteur capacitif aussi rapide et low-cost que le capteur GelSight est quelque chose de révolutionnaire dans le monde capteurs, selon Daniel Lee, Directeur du laboratoire de robotique de l’Université de Pennsylvanie, le GRASP. Son utilisation dépendra bien sûr de l’application du robot, mais ce prototype prometteur pourrait bien faire l’unanimité chez les roboticiens qui ont besoin que leur système mesure de très courtes distances avec de très hautes résolutions, de l’ordre du micromètre.


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