Une équipe de chercheurs basés en Suisse et aux Etats-Unis a mis au point une main robotique pouvant se détacher du bras sur lequel elle est montée, se déplacer à l’aide de ses doigts et saisir jusqu’à trois objets à la fois. Symétrique, cette main peut récupérer des objets dans des espaces extrêmement exigus et inaccessibles pour l’humain.
L’utilisation de mains symétriques permettrait-elle aux robots de saisir plus facilement des objets ? C’est en tout cas ce que veulent prouver cinq chercheurs de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) et du MIT. Ces derniers ont mis au point une main robotique capable de se détacher du bras industriel auquel elle est fixée et de de se déplacer jusqu’à un emplacement étroit en étant simplement relié à un câble. Le système peut ensuite saisir jusqu’à trois objets simultanément avant de retourner à sa base.
Massivement utilisées en robotique, les mains anthropomorphiques présentent des limites
Selon les chercheurs, qui ont publié leurs travaux dans la revue Nature le 20 janvier, les mains anthropomorphiques utilisées en robotique présentent plusieurs limites. En premier lieu, leur conception asymétrique avec un pouce préhensible empêche certaines actions requérant une certaine dextérité, comme visser un bouchon sur une bouteille ou manipuler un tournevis avec une seule main. Sa fixation à l’extrémité d’un bras réduit en outre le champ de manipulation du robot, en particulier dans des espaces étroits et/ou encombrés.
“La main humaine ne peut pas être facilement ‘inversée’ pour utiliser efficacement les deux côtés de la paume dans différentes situationsajoutent les chercheurs. Lever cette limitation permettrait à la main d’effectuer différentes tâches de manière fluide, sans avoir à repositionner le bras ni le poignet. » Ils citent des scénarios plus complexes, tels que la saisie d’un objet tout en tenant une bouteille sur la même main.
Chaque doigt dispose de 4 degrés de liberté
La main à six doigts, montée sur un bras industriel Kuka Iiwa à sept axes, peut ainsi se détacher pour aller au-delà de la portée du bras. On la voit ensuite saisir successivement trois petites pièces rectangulaires, qui se nichent entre le doigt et le dessous de la paume. Les trois autres doigts servent alors de pattes pour ramener la main vers sa base. Les doigts réversibles peuvent aussi déposer des objets sur le dessus de la main, entièrement plat, avant de les maintenir et les transporter.
Pour mettre au point ce système, les chercheurs ont dans un premier temps conçu une bibliothèque de poses de préhension pour les doigts tenant les objets, chaque doigt disposant de quatre degrés de liberté (ou mouvements indépendants). Ils ont ensuite utilisé un algorithme de apprentissage profond pour déterminer la “démarche idéale” de la main et la meilleure affectation des doigts, en le simulant sur le moteur physique MuJoCo (acquis par Google DeepMind en 2021). Des contraintes mécaniques (actionneurs, moteurs) ont enfin été apportées au système afin que celui-ci puisse transporter plusieurs objets à la fois.
Inspection industrielle, interventions d’urgence…
Bien qu’il s’agisse d’un prototype, les cas d’usage sont multiples. Cette main robotique pourrait par exemple être utilisée dans l’inspection industriellepour se faufiler dans des canalisations ou des équipements relativement étroits, ou accéder à des espaces confinés dans des situations d’urgence. “La possibilité de ramper directement vers un objet cible et de le saisir permet également une manutention efficace dans des environnements tels que les entrepôts, où les objets peuvent être situés dans des rayonnages denses, ou en robotique de service, où le système peut récupérer de manière autonome des objets tombés au sol”abondent les chercheurs.
