samedi, décembre 9, 2023

Commercialiser des capteurs tactiles pour la dextérité des robots


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Exprimé par Amazon Polly

J’ai récemment écrit sur le besoin de détection tactile pour l’évolution de la dextérité robotique du tout-petit à l’adulte. Dans cet article, je plaide en faveur d’une conception basée sur la détection tactile afin de pouvoir créer des robots humanoïdes vraiment utiles, capables d’acquérir de nouvelles compétences en matière de dextérité.

J’ai reçu un commentaire perspicace lorsque j’ai partagé l’article sur LinkedIn qui identifie les obstacles pratiques à l’adoption des technologies de détection tactile existantes en robotique :

« … Le [robotics] La communauté recherche depuis des lustres quelque chose d’abordable qui fait quelque chose d’utile et de fiable. Nous disposons de fonctionnalités étonnantes provenant d’une large gamme de capteurs tactiles, mais ils ne parviennent pas tous à franchir les barrières essentielles qui empêchent[s] adoption répandue … »

Ce commentaire de Jeremy Fishel, une voix réputée dans le domaine de la détection tactile et de la robotique, m’a inspiré à explorer plus en profondeur les aspects pratiques de la commercialisation de capteurs tactiles pour humanoïdes ; en particulier, les questions d’utilité, de fiabilité, de robustesse et d’abordabilité. Bien entendu, aucun de ces éléments ne peut être considéré isolément, et au centre, il faut toujours penser à l’objectif : la dextérité.

Capteurs tactiles fortement dépendants de l’application

À un niveau fondamental, différentes applications nécessitent différentes fonctionnalités de détection : résolution temporelle et spatiale, plage et sensibilité de détection, et même dimensionnalité de la détection.

Une détection tactile sur le torse et les bras d’un robot humanoïde peut être nécessaire pour détecter les collisions et, éventuellement, pour classer les intentions d’une personne via des interactions physiques. Par exemple, pousser doucement le dos d’un humanoïde peut signaler que nous voulons qu’il avance. Ceci peut être réalisé avec une faible résolution spatiale et une détection tactile unidimensionnelle telle que la détection de pression.

D’un autre côté (jeu de mots), une détection tactile dans les paumes et les doigts du robot humanoïde est nécessaire pour faciliter la manipulation. Le capteur tactile idéal pour la dextérité robotique est modulaire avec une taille évolutive (pour personnaliser la résolution spatiale). Il présente une réactivité élevée, une fréquence d’échantillonnage personnalisable (pour adapter la résolution temporelle) et une plage de détection, et il est multidimensionnel.

Naturellement, il y aura des compromis entre certaines de ces fonctionnalités. Il est peu probable qu’une haute résolution spatiale, une haute résolution temporelle et une haute dimensionnalité puissent toutes être obtenues simultanément. Et s’ils le pouvaient, cela aurait des implications majeures sur le traitement en aval nécessaire à l’utilisation des données résultantes. Il s’agit d’un aspect de la complexité de l’intégration qui doit également être pris en compte lors de la détermination de l’utilité. D’autres aspects de la complexité de l’intégration à prendre en compte incluent le routage des câbles, les communications et l’alimentation électrique.

La fiabilité est indispensable, mais la robustesse peut dépendre du coût et de la remplaçabilité

La fiabilité peut signifier différentes choses. Je suppose que cela signifie que l’application répétée du même stimulus à un capteur produira le même résultat. La dérive du capteur, généralement due aux changements de température (et d’humidité), aux interférences électromagnétiques et à d’autres interférences électriques (par exemple, la capacité), peut contrecarrer la fiabilité d’un capteur et, ainsi, réduire la confiance dans les données et l’utilité globale d’un capteur.

La robustesse est en quelque sorte liée à la fiabilité dans la mesure où le capteur doit être capable de survivre à des stimuli répétés. Le nombre de stimuli auxquels le capteur est censé survivre dépendra de l’application ainsi que du coût et des efforts associés au remplacement d’une partie ou de la totalité du capteur.

Par exemple, dans le cadre du commerce électronique de produits alimentaires, un capteur tactile sur un robot de collecte de bacs peut être soumis à 1 000 cycles par heure. Il pourrait être acceptable de remplacer un consommable du capteur chaque jour/mois/année si cela ne prenait qu’une minute/heure/jour et ne coûtait que quelques centimes/dollars/dizaines de dollars ; bien sûr, cela doit être multiplié par le nombre de capteurs tactiles déployés dans une solution/installation.

Considérez l’abordabilité comme la valeur du problème que le capteur résout

Le prix abordable d’un capteur est une mesure intéressante qui doit être prise en compte avec l’utilité du capteur, ainsi que la valeur du problème résolu par le capteur. Plus un capteur est utile, plus on est prêt à payer pour l’acquérir. Le prix abordable d’un capteur utile pour un robot destiné à construire des avant-postes scientifiques sur Mars est très différent de celui qui finira dans un robot qui trie des colis dans une installation postale.

L’abordabilité est également quelque chose qui est plus réalisable avec le volume. Certains des premiers accéléromètres (de type pont de résistance) ont été vendus au début des années 1930 à quelques centaines de clients seulement pour 420 dollars chacun (l’équivalent de 1 827 dollars américains aujourd’hui). Aujourd’hui, vous pouvez acheter un accéléromètre MEMS à 3 axes en quantité unitaire pour moins de 1,50 $, et les accéléromètres sont présents dans pratiquement tous les appareils mobiles.

Le capteur PapillArray de Contactile est un réseau de silicone souple qui peut mesurer la déviation 3D, la force 3D et la vibration 3D au niveau de chaque élément du réseau. | Crédit : Contactile

Le bon capteur, pour le bon usage, au bon prix

En robotique, la détection tactile pour le simple plaisir de détecter est une mauvaise approche : elle entraînera une augmentation des coûts, de la consommation d’énergie et des exigences de traitement, et n’apportera peut-être que peu de valeur en retour. La détection tactile doit être ciblée et planifiée.

Les entreprises de robotique doivent se poser les questions suivantes : quel est le but de la détection et quels capteurs peuvent être utilisés pour atteindre cet objectif ?

Il peut être possible d’utiliser le même capteur à des fins multiples dans plusieurs zones du robot ; sinon, le bon capteur doit être utilisé au bon endroit et dans le bon but.

Les capteurs de Contactile sont conçus dans un but précis – la dextérité robotique – et en tant que tels, les problèmes pratiques d’utilité, de fiabilité et de prix abordable sont pratiquement résolus.

Combien les roboticiens sont-ils prêts à payer pour un capteur tactile fiable et robuste qui mesure les paramètres exacts qui permettent à un robot humanoïde d’atteindre une dextérité semblable à celle d’un humain ?

Ces capteurs tactiles pourraient faire la différence entre un robot humanoïde capable d’acquérir des compétences de dextérité comme le font les gens, et un robot doté d’une dextérité semblable à celle d’un tout-petit.

Héba Khamis

A propos de l’auteur

Heba Khamis est co-fondatrice de Contactile, une entreprise technologique basée à Sydney, en Australie, qui se concentre sur la dextérité robotique avec un sens du toucher humain. Elle est titulaire d’un doctorat en ingénierie de l’Université de Sydney.

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