Newsletter N°34 - De la peau sur les robots

Pour satisfaire aux conditions d’applications délicates, les bras articulés peuvent désormais être dotés du sens du toucher, grâce à des batteries de capteurs constituant une véritable peau artificielle.

Au milieu des va-et-vient incessants des laborantins, un robot mobile transporte des échantillons dans un laboratoire. Soudain, pris dans une discussion, un des techniciens heurte malencontreusement le robot, qui s’immobilise immédiatement. Ce scénario n’est possible que si le dit-robot dispose du sens du toucher, autrement dit, s’il est doté d’une « peau » sensible aux pressions et aux chocs. Une peau constituée d’une mousse conductrice, d’un capteur inséré dans un textile et d’un module électronique de traitement des informations, capable de détecter des points de contact et de faire la différence entre un contact doux et un choc violent. La taille et la forme des cellules de peau peuvent varier selon l’application en fonction des besoins. Plus le nombre de cellules, et donc de capteurs est élevé, plus la détection de collision est précise et fine. Une électronique ad’hoc récupère les informations issues des capteurs et les transmet à un robot, un ordinateur central, une machine de production…

Les chercheurs de l’Institut Fraunhofer IFF (technologies de production et automation), à Magdebourg, ont conçu et breveté un tel dispositif il y a deux ans déjà. Il s’agissait d’équiper le robot assistant LiSA, qui manipule des éprouvettes et des instruments d’analyse dans un laboratoire de biotech à la place des laborantins.

Depuis, les Allemands ont encore perfectionné leur produit et ont élargi ses applications aux robots industriels et à des dalles installées sur le sol d’une pièce. De quoi détecter en permanence et avec précision la présence et le contact avec un humain, condition sine qua non de l’emploi de robots industriels dans la même enceinte que les opérateurs, sans installer de barrières physiques. « Notre peau artificielle peut s’adapter à n’importe quelle géométrie complexe, plate ou incurvée. Nous utilisons par exemple de grandes dalles de capteurs pour définir des zones de sécurité dans lesquelles les humains ne sont pas autorisés à entrer », explique Markus Fritzsche, chercheur au Fraunhofer IFF. Ces zones peuvent être modifiées de façon dynamique. « La peau tactile peut également servir désormais de média d’entrée, par exemple pour guider un robot en le poussant simplement avec la main, poursuit-il. Cela ne nécessite qu’une force très faible. Lorsque le robot sent le doigt de l’opérateur, il cherche simplement à échapper à cette pression. Ainsi, je peux déplacer un robot de 200 kilogrammes du bout des doigts ». Une autre particularité de la peau mise au point par l’institut est le côté mou du matériau, qui permet d’amortir les chocs et ainsi réduire les dégâts éventuels.

Il existe désormais plusieurs variantes des capteurs tactiles, depuis des versions « respirantes » jusqu’à celles entièrement étanches. « Cela ouvre le champ des applications par exemple dans le médical ou la production », commente Markus Fritzsche. Des sols sensitifs sont ainsi adaptés au suivi de zones dans les usines, ou encore à la détection de chute d’un patient dans un centre médicalisé, par exemple. Les robots et les équipements mobiles dotés de la peau artificielle détectent automatiquement toute collision et s’immobilisent. L’institut allemand peut également fournir des pinces et des préhenseurs dotés du sens du toucher, qui peuvent donc contrôler leur force lorsqu’ils attrapent une pièce.

De nombreuses variantes du capteur ont été mises au point par les Allemands. Et ce n’est pas fini. «  A l’avenir, nous devrions croiser toutes sortes de peaux tactiles dans notre entourage immédiat », prédit Markus Fritzsche.