L'EmArm de HKUST embarque plus de 71 000 mm² de peau tactile lue par caméra dans un bras robotisé

Plus de 71 000 millimètres carrés de peau tactile optique souple recouvrent les segments supérieur et inférieur d'EmArm, un bras robotisé annoncé par HKUST le 16 octobre. Les travaux ont été publiés dans Nature Sensors le 20 juillet.

HKUST affirme que le toucher sur tout le bras n'oblige pas à sacrifier la puissance du bras. Le communiqué fait état d'une répétabilité comparable à celle des bras robotisés classiques, de charges supérieures à 15 kg et d'un couple de 7,35 Nm : la peau pourrait ainsi servir de capteur de sécurité quand les caméras sont obstruées. Le point faible, c'est l'échelle. Tous les résultats viennent des essais de l'équipe sur un seul bras, et le transfert de la peau sur des jambes et un torse, que HKUST présente comme une voie pour les humanoïdes et l'IA incarnée, reste un projet.

Des caméras logées dans le squelette lisent la peau

Le design reprend ce que HKUST appelle la structure humaine « os-muscle-peau ». La peau souple est logée à l'intérieur du squelette rigide du bras, et des caméras submillimétriques placées dans le bras suivent la manière dont la force se répartit à sa surface. Comme la mesure est optique, affirme HKUST, le bras se passe du câblage qu'exigent les peaux électroniques et résiste aux interférences électromagnétiques, lumineuses, thermiques, d'humidité et acoustiques, en conservant une fidélité de mesure allant jusqu'à 97,9 % dans ces cinq conditions. Il annonce une résolution spatiale de 0,085 mm, qu'il compare à la peau du bout des doigts humains, et un seuil de discrimination à deux points pouvant descendre à 18,2 mm, contre les 30 à 50 mm typiques de la peau du bras humain.

Le toucher entre directement dans le contrôle du mouvement

La boucle de commande fusionne en temps réel les angles des articulations (proprioception) et le toucher (extéroception). Elle en extrait la position, la surface et la force du contact ainsi que le nombre de points de contact, puis les transmet au contrôle du mouvement. Avec un ballon de basket posé de façon décentrée sur le bras, HKUST indique qu'EmArm compare les caractéristiques tactiles en direct à une politique préapprise et envoie des commandes d'angle aux articulations pour maintenir le ballon stable. La professeure Shen Yajing, auteure correspondante, explique, avec le Dr Tang Yifeng, premier auteur, pourquoi l'équipe n'a pas entraîné le bras de bout en bout : cette approche « exigera non seulement d'énormes données annotées, mais aussi une grande puissance de calcul, ce qui la rend difficile à exécuter en temps réel sur un robot ».

Dans un test d'interaction tactile, le bras a distingué cinq comportements (caresser, pincer, tapoter, chatouiller et frapper) avec une précision allant jusqu'à 99,8 % et a répondu à chacun par une expression émotionnelle. Dans un test de replanification, une main humaine que la vision ne pouvait pas détecter est entrée dans sa trajectoire. Le bras l'a sentie, s'est arrêté, a jugé si l'obstacle était temporaire ou permanent, et a planifié un contournement.

Les deux chiffres phares mesurent des choses différentes. Le 0,085 mm décrit la précision avec laquelle la peau localise un contact unique ; le 18,2 mm donne la distance minimale entre deux contacts pour que le bras en signale deux. HKUST situe le premier au niveau d'un bout de doigt et le second au-delà de la peau du bras humain.