En labo, un bras robot sent le toucher sur toute sa longueur

Un bras robotique de l'Université des sciences et technologies de Hong Kong (HKUST) sait désormais distinguer une tape d'une poussée, et il peut maintenir un ballon de basket en équilibre sur son avant-bras. EmArm, c'est le nom que lui donne l'équipe, y parvient grâce à plus de 71 000 millimètres carrés de peau tactile souple qui recouvre ses avant-bras et bras. Les résultats sont publiés dans Nature Sensors et proviennent d'expériences en laboratoire menées sous la direction de la professeure Shen Yajing et de son équipe du Mevita Robotics Lab.

La plupart des robots ne perçoivent le contact qu'à l'endroit où se trouve un capteur, généralement au niveau de la pince. Fixer des capteurs à l'extérieur d'un membre ajoute du câblage et de la fragilité. L'équipe de HKUST a pris une autre voie, inspirée de la structure « os-muscle-peau » du corps humain : elle a placé une peau optique souple à l'intérieur du squelette rigide, et des caméras submillimétriques lisent la façon dont cette peau se déforme lorsqu'un objet la touche. L'approche optique réduit aussi le câblage complexe qu'exigent les peaux électroniques, et l'équipe indique qu'elle résiste aux perturbations électromagnétiques, lumineuses, thermiques, hygrométriques et acoustiques.

Les mesures sont précises. EmArm atteint une résolution spatiale de 0,085 millimètre, que les chercheurs comparent à celle de la peau du bout des doigts, et son seuil de discrimination à deux points est de 18,2 millimètres, alors que la peau du bras humain typique se situe entre 30 et 50 millimètres. Sa fidélité de détection est restée allant jusqu'à 97,9 % face à cinq types de perturbations environnementales. Un capteur posé sur la structure d'un robot peut la fragiliser ; l'équipe a donc aussi testé la mécanique : le bras supporte des charges en pression supérieures à 15 kg et des charges en torsion de 7,35 N·m, et conserve une précision de repositionnement répétée que les chercheurs jugent comparable à celle des bras conventionnels.

Le logiciel est ce qui transforme cette peau en comportement. Le bras associe les données d'angle des articulations aux données tactiles, extrait la localisation, la surface, la force et le nombre de points de contact, puis les transmet directement à sa commande de mouvement. Lors du test du ballon de basket, il a ajusté en continu sa posture et ses efforts pour maintenir la balle stable. Lors du test d'obstacle, une main humaine entrant sur sa trajectoire, invisible pour les caméras, a été détectée par le toucher ; le bras s'est arrêté, a jugé si l'obstruction était temporaire ou permanente, puis a recalculé sa trajectoire. Dans les interactions sociales, il a reconnu cinq types de contacts, caresser, pincer, tapoter, chatouiller et frapper, avec une précision allant jusqu'à 99,8 %, et y a répondu par des expressions de joie, de tristesse, de curiosité, de timidité ou de colère.

Alors, concrètement ? Pour l'instant, le changement tient à une démonstration : un robot qui continue de travailler en sécurité alors qu'il ne peut pas voir ce qui le touche. Les chercheurs estiment que l'approche pourrait être étendue aux jambes, au torse et à d'autres parties du corps, ce qui, selon eux, pourrait aider les robots humanoïdes à travailler plus sûrement dans les usines, les foyers et l'assistance médicale. Aucun calendrier, aucun produit ni aucun partenaire industriel n'a été annoncé. Les chiffres proviennent des propres expériences de l'équipe, et il faudra qu'ils soient reproduits par d'autres groupes, dans des conditions réelles, avant de savoir jusqu'où ils peuvent aller.