Les chercheurs ont surmonté un défi majeur en robotique bionique et ont développé un capteur qui, avec l’aide de l’intelligence artificielle, peut glisser sur le braille et lire le braille avec précision à deux fois la vitesse des humains. La technologie pourrait être appliquée aux mains robotiques et aux prothèses, offrant une sensibilité du bout des doigts comparable à celle des humains.
Le bout des doigts humains est incroyablement sensible. Ils peuvent transmettre des détails d'objets aussi petits que la moitié de la largeur d'un cheveu humain, discerner des différences subtiles dans la texture de la surface et appliquer la bonne force pour saisir un œuf ou un sac de 20 livres (9 kilogrammes) de nourriture pour chien sans glisser.
Alors que les skins électroniques de pointe commencent à intégrer de plus en plus de fonctionnalités biomimétiques, les interactions dynamiques de type humain, comme le balayage, deviendront de plus en plus importantes. Cependant, malgré les progrès de la robotique douce, reproduire la sensibilité du bout des doigts humains dans les robots reste difficile.
Des chercheurs de l’Université de Cambridge au Royaume-Uni ont fait un pas de plus vers la réalité grâce à une approche combinant des capteurs tactiles basés sur la vision et l’intelligence artificielle pour détecter des caractéristiques à haute résolution et vitesse.
"La douceur du bout des doigts humains est l'une des raisons pour lesquelles nous sommes capables de saisir les objets avec la bonne pression", a déclaré Parth Potdar, auteur principal de l'étude. "La douceur est une propriété utile pour la robotique, mais vous avez également besoin de beaucoup d'informations de capteurs, et avoir les deux en même temps est délicat, surtout lorsqu'il s'agit de surfaces flexibles ou déformables."
Les chercheurs se sont fixé un défi : développer un capteur robotique « du bout du doigt » capable de glisser le long du bout du doigt comme un doigt humain et de lire ainsi le braille. C'est un test idéal. Le capteur doit être très sensible car chaque point représentant une lettre est très rapproché.
David Hardman, co-auteur de l'étude, a déclaré : « Il existe actuellement des lecteurs robotiques de braille, mais ils ne peuvent lire qu'une lettre à la fois, ce qui est différent de la façon dont les humains lisent.
Les chercheurs ont donc créé un capteur robotique doté de caméras au « bout des doigts ». Considérant que l'action de glissement du capteur peut provoquer un flou de mouvement, les chercheurs ont utilisé un algorithme d'apprentissage automatique entraîné sur un ensemble d'images statiques réelles qui ont été synthétiquement floues pour « déflouer » l'image. Une fois le flou de mouvement supprimé, le modèle de vision par ordinateur peut détecter et classer chaque lettre.
"C'est un problème pour les roboticiens car la suppression du flou de mouvement nécessite beaucoup de traitement d'image, ce qui prend du temps et demande beaucoup de travail", a déclaré Potdar.
L'utilisation d'algorithmes d'apprentissage automatique entraînés signifie que le capteur du robot peut lire le braille à une vitesse de 315 mots par minute avec une précision de 87,5 %, soit deux fois plus rapide qu'un lecteur humain et avec une précision similaire. Les chercheurs affirment que cela est beaucoup plus rapide que les études précédentes et que l’approche peut être adaptée à davantage de données et à des architectures de modèles plus complexes, permettant ainsi de meilleures performances à des vitesses plus élevées.
"Considérant que nous avons utilisé un faux flou pour entraîner l'algorithme, il était étonnamment précis dans la lecture du braille", a déclaré Hardman. "Nous avons trouvé un bon équilibre entre vitesse et précision, tout comme les lecteurs humains."
Bien que le capteur ne soit pas conçu pour la technologie d'assistance, sa capacité à lire le braille rapidement et avec précision est de bon augure pour le développement de mains robotiques ou de prothèses ayant une sensibilité comparable à celle du bout des doigts humains, affirment les chercheurs. Ils espèrent étendre leur technologie à la taille d’une main ou d’une peau humanoïde.
"La vitesse de lecture du braille est un bon moyen de mesurer les performances dynamiques des systèmes de détection tactile. Nos résultats pourraient donc être appliqués dans des domaines autres que le braille, comme la détection de la texture d'une surface ou du glissement lors d'une manipulation robotique", a déclaré Potdar.
La vidéo ci-dessous, réalisée par l'Université de Cambridge, montre comment les chercheurs ont développé un capteur de lecture braille.