Un robot pour nous donner une main à 7 doigts

Se servir d’un tournevis, déboucher une bouteille, peler une banane sont toutes des tâches difficiles à exécuter avec une seule main. Ce nouveau robot inventé par des chercheurs du MIT qui se porte au poignet, pourrait se révéler très pratique pour des travaux manuels.

Plusieurs équipes de recherche au MIT travaillent sur les exosquelettes. Une d’entre elles a réussi à mettre au point un robot qui améliore la faculté de préhension de la main humaine. Le dispositif, à porter autour du poignet, fait office de doigts supplémentaires, deux plus précisément, jouxtant l’auriculaire et le pouce de la main. Programmé pour fonctionner en synchronisation avec les doigts de celui/celle qui le porte, il est capable de saisir et manipuler des objets de différentes tailles ou formes.

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Par exemple, il permettra à une personne d’ouvrir une bouteille à une seule main, le robot du MIT qui tient la bouteille pendant que la main dévisse le bouchon. « C’est une manière complètement intuitive et naturelle dans l’utilisation d’une prothèse robotique », explique Harry Asada, Professeur au département d’ingénierie mécanique au MIT de Boston. « Vous n’avez pas besoin de commander le robot, mais simplement de déplacer vos doigts naturellement. Les doigts robotiques réagissent alors et assistent vos doigts. » Avec un peu de pratique, les gestes sont si naturels que l’utilisation de ces deux doigts robotiques procure une sensation de prolongement du corps humain.

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L’équipe espère que ce robot à deux doigts pourra aider les personnes ayant perdu une partie de leurs facultés motrices manuelles, et pourra les assister dans la vie de tous les jours : ouvrir des bocaux, soulever des charges, tourner une poignée de porte.

De la synergie biomécanique

Surnommés les « doigts robotisés surnuméraires », ils se composent d’un réseau d’actionneurs qui permet de produire une force comparable à celles des doigts de la main. Pour développer l’algorithme qui fait que le système se coordonne avec les doigts de la main, l’équipe a d’abord analysé la physiologie des gestes de la main, constatant ainsi que les cinq doigts de nos mains sont hyper coordonnés. Les chercheurs ont également établi que la préhension d’un objet par la main peut se résumer par la combinaison des deux séquences suivantes : rapprochement des doigts et repli vers l’intérieur de ceux-ci.

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Les chercheurs ont émis l’hypothèse que la « synergie biomécanique » existant entre les cinq doigts pouvait exister également lorsqu’on en rajoutait deux supplémentaires. Pour tester cette hypothèse, un chercheur muni d’un gant équipé de multiples capteurs de position, s’est saisi d’objets de différentes tailles et poids qu’il trouvait dans le laboratoire, comme un paquet de biscuits, une bouteille de soda et un ballon de football américain. Une fois l’objet saisi, l’étudiant plaçait manuellement les deux doigts robotisés sur l’objet afin que ceux-ci prennent le relais sur ses vrais doigts. L’analyse des enregistrements des positions de la main et des doigts robotisés a permis d’établir un modèle général de préhension par les sept doigts. Ils ont ensuite utilisé cette information pour élaborer un algorithme de commande pour synchroniser les positions des deux doigts robotisés avec celles des cinq doigts de la main.

Vers une prothèse encore plus intuitive

Pour l’instant, le robot imite la préhension humaine en ajustant sa réponse par rapport aux doigts d’un être humain. Mais l’équipe souhaiterait aller plus loin et maîtriser non seulement le contrôle de la position, mais également celui de la force. En effet, reproduire la préhension humaine est quelque chose de complexe, car le mécanisme doit s’assurer de la stabilité de la prise, jauger la force exercée sur l’objet saisi ainsi que l’opposition continue à la gravité. Un objet glissant, ou qui paraît léger à cause de sa petite taille, sont des paramètres complexes que les deux doigts robotisés ne savent pas encore prendre en compte.

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Idem, pour les habitudes de préhension. Une personne aura un certaine façon d’attraper un objet qu’une autre n’aura pas. L’équipe souhaite pouvoir rendre adaptable sa prothèse robotique aux préférences de chaque utilisateur. Pour cela, le robot pourrait être connecté à une librairie de comportements et adapter sa réponse en fonction du type de personne qui porte le dispositif robotisé. Une fois que la personne l’a porté plusieurs fois, le gant s’habitue aux habitudes de l’utilisateur et devient un assistant personnalisé.

Une autre voie d’amélioration sera de réduire sa taille, jusqu’à un tiers de la taille actuelle, car il est vrai qu’il est encore un peu volumineux… En outre, il pourrait même devenir pliable, pour faciliter son transport. Le professeur Asada parle même d’une aide robotique de la forme d’une montre ou d’un bracelet puisque la tendance des dix prochaine années est aux objets et textiles connectés.


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