Robo-Insight #6 – Robohub

Source: DALL·E 2 d’OpenAI avec invite « une image hyperréaliste d’un robot lisant les informations sur un ordinateur portable dans un café »

Bienvenue dans la 6ème édition de Robo-Insight, une mise à jour de l’actualité robotique ! Dans cet article, nous sommes ravis de partager une série de nouvelles avancées dans le domaine et de souligner les progrès des robots dans des domaines tels que l’assistance médicale, les prothèses, la flexibilité des robots, les mouvements des articulations, les performances au travail, la conception de l’IA et la propreté domestique.

Des robots qui peuvent aider les infirmières

Dans le monde médical, chercheurs allemands ont développé un système robotique conçu pour aider les infirmières à soulager la tension physique associée aux soins aux patients. Les infirmières sont souvent confrontées à des exigences physiques élevées lorsqu’elles s’occupent de patients alités, en particulier lors de tâches telles que leur repositionnement. Leurs travaux explorent comment la technologie robotique peut faciliter de telles tâches en ancrant à distance les patients en position latérale. Les résultats indiquent que le système a amélioré la posture de travail des infirmières de 11,93 % en moyenne et a été jugé convivial. La recherche met en évidence le potentiel de la robotique pour soutenir les soignants dans les établissements de soins de santé, en améliorant à la fois les conditions de travail des infirmières et les soins aux patients.

Aménagement de la chambre des patients utilisée dans l’étude. Source.

Des robots améliorant le contrôle manuel bionique

Garder notre attention sur les soins de santé, récemment des chercheurs de nombreuses institutions européennes ont réalisé une percée significative dans la technologie des prothèses robotisées, en implantant avec succès une prothèse neuromusculo-squelettique, une main bionique connectée directement aux systèmes nerveux et squelettique de l’utilisateur, chez une personne amputée sous le coude. Cette réalisation impliquait des procédures chirurgicales pour placer des implants en titane dans les os du radius et du cubitus et transférer les nerfs sectionnés vers des greffons musculaires libres. Ces interfaces neuronales assurent une connexion directe entre la prothèse et le corps de l’utilisateur, permettant ainsi une fonction prothétique améliorée et une qualité de vie accrue. Leurs travaux démontrent le potentiel des prothèses hautement intégrées pour améliorer la vie des personnes amputées grâce à un contrôle neuronal fiable et à une utilisation quotidienne confortable.

Schéma et radiographie d’une interface homme-machine entièrement intégrée chez un patient. Source.

Apprentissage par renforcement en robotique douce

En nous concentrant sur la robotique douce, chercheurs du Centre de recherche et d’études avancées de l’Institut national polytechnique du Mexique et de l’Université autonome de Coahuila ont proposé une approche pour utiliser l’apprentissage par renforcement (RL) pour le contrôle moteur d’un robot logiciel à entraînement pneumatique modélisé d’après un milieu continu à densité variable. Cette méthode implique un schéma Acteur-Critique en temps continu conçu pour suivre des tâches dans un robot logiciel 3D soumis à des perturbations Lipschitziennes. Leur étude introduit un mécanisme de différence temporelle basé sur la récompense et une approche adaptative discontinue pour les poids neuronaux dans la composante critique du système. L’objectif global est de permettre à RL de contrôler la nature complexe, incertaine et déformable des robots logiciels tout en garantissant la stabilité du contrôle en temps réel, une exigence cruciale pour les systèmes physiques. Cette recherche se concentre sur l’application du RL dans la gestion des défis uniques posés par les robots logiciels.

Distorsions distinctes d’un robot flexible de forme cylindrique. Source.

Un robot humanoïde de la taille d’un adolescent

Passons aux interactions homme-robot, chercheurs de l’Université du Texas au laboratoire de robotique centrée sur l’humain d’Austin ont présenté un robot humanoïde de taille adolescente nommé DRACO 3, conçu en collaboration avec Apptronik. Ce robot, conçu pour une utilisation pratique dans des environnements humains, présente un actionnement proximal et utilise des mécanismes de contact roulant sur le bas de son corps, permettant de nombreuses poses verticales. Un contrôleur du corps entier (WBC) a été développé pour gérer les transmissions complexes de DRACO 3. Cette recherche offre un aperçu du développement et du contrôle des humanoïdes dotés d’articulations à contact roulant, en mettant l’accent sur l’aspect pratique et la performance.

Schéma illustrant l’articulation de contact roulant au niveau du genou. Configuration initiale (à gauche) et déplacement post-angulaire (à droite). Source.

Impacts des robots sur les performances

En nous concentrant sur la psychologie, récemment des chercheurs de la Technische Universität Berlin ont étudié le phénomène de paresse sociale dans les équipes homme-robot. La paresse sociale fait référence à un effort individuel réduit en équipe par rapport au travail seul. L’étude impliquait que des participants inspectaient les circuits imprimés à la recherche de défauts, un groupe travaillant seul et l’autre avec un robot partenaire. Malgré un robot fiable qui marquait les défauts sur les cartes, les participants travaillant avec le robot ont identifié moins de défauts que ceux travaillant seuls, ce qui suggère une éventuelle paresse sociale dans les équipes homme-robot. Cette recherche met en lumière les défis associés à la collaboration homme-robot et son impact sur l’effort et la performance individuels.

Résultats du travail en solo par rapport au travail avec un robot. Source.

Un robot conçu par l’IA

Changer notre orientation vers la conception de robots, chercheurs de l’Université Northwestern ont développé un système d’IA qui conçoit des robots à partir de zéro, lui permettant de créer un robot qui marche en quelques secondes, une tâche qui a mis des milliards d’années à évoluer dans la nature. Ce système d’IA fonctionne sur un ordinateur personnel léger, sans recourir à des superordinateurs gourmands en énergie ou à de grands ensembles de données, offrant ainsi la possibilité de concevoir rapidement des robots aux formes uniques. Le système fonctionne en itérant sur une conception, en évaluant ses défauts et en affinant la structure en quelques secondes. Il ouvre la voie à une nouvelle ère d’outils conçus par l’IA, capables d’agir directement sur le monde pour diverses applications.

Robot de conception d’imprimante 3D. Source.

Un robot personnalisable pour l’organisation de la maison

Enfin, dans le domaine de la robotique domestique, des chercheurs de Stanford, Princeton, Columbia University et Google, ont développé TidyBot, un robot manchot conçu pour nettoyer les espaces selon les préférences personnelles. TidyBot utilise un grand modèle de langage formé sur les données Internet pour identifier divers objets et comprendre où les placer, ce qui le rend hautement personnalisable selon différentes préférences. Lors de tests réels, le robot peut ranger correctement environ 85 % des objets, améliorant ainsi considérablement l’organisation de la maison. Bien que TidyBot puisse encore être amélioré, les chercheurs estiment qu’il est très prometteur pour rendre les robots plus polyvalents et plus utiles dans les maisons et autres environnements.

Tidybot en formation. Source.

Le développement continu dans une multitude de secteurs met en évidence la flexibilité et le caractère en constante évolution de la technologie robotique, ouvrant de nouvelles possibilités pour son intégration dans un large éventail d’industries. L’expansion progressive dans le domaine de la robotique reflète un engagement inébranlable et offre un aperçu des conséquences potentielles de ces progrès pour les temps à venir.

Sources:

1. Hinrichs, P., Seibert, K., Arizpe Gómez, P., Pfingsthorn, M. et Hein, A. (2023). Un système robotique pour ancrer un patient dans une position latérale et réduire la tension physique des infirmières. Robotique, 12(5)
2. Ortiz-Catalán, M., Zbinden, J., Millenaar, J., D’Accolti, D., Controzzi, M., Clemente, F., Cappello, L., Earley, EJ, Enzo Mastinu, Justyna Kolankowska, Munoz -Novoa, M., Stewe Jönsson, Njel, C., Paolo Sassu et Rickard Brånemark. (2023). Une main bionique hautement intégrée avec contrôle neuronal et feedback pour une utilisation dans la vie quotidienne. Robotique scientifique
3. Pantoja-Garcia, L., Parra-Vega, V., Garcia-Rodriguez, R. et Vázquez-García, CE (2023). Un nouvel acteur : apprentissage par renforcement moteur critique pour les robots souples du continuum. Robotique, 12(5)
4. Bang, SH, Gonzalez, C., Ahn, J., Paine, N. et Sentis, L. (26 septembre 2023). Contrôle et évaluation d’un robot humanoïde avec articulations de contact roulantes sur le bas de son corps. Frontières.
5. Cymek, DH, Truckenbrodt, A. et Onnasch, L. (31 août 2023). Se détendre ou se pencher ? explorer la flânerie sociale dans les équipes humain-robot. Frontières.
6. Évolution instantanée : l’IA conçoit un nouveau robot à partir de zéro en quelques secondes. (sd). News.northwestern.edu.
7. Université, S. (3 octobre 2023). Le robot permet un nettoyage personnalisé de la pièce. Actualités de Stanford.