Main de robot travaillant avec doigté

Article du 29 mars 2019 

BionicSoftHand

Tenir une tasse de café, taper un courriel sur le clavier ou jouer à « pierre-papier-ciseaux » avec des amis : nous utilisons nos mains intuitivement dans les situations les plus variées. La pince universelle pneumatique BionicSoftHand non seulement ressemble à son modèle naturel, mais elle apprend également les mouvements humains grâce à l’intelligence artificielle. Associée au robot de construction légère pneumatique BionicSoftArm, elle peut collaborer avec l’être humain.

Une main tient un dé avec douze côtés de couleurs différentes. Elle le tourne jusqu’à ce que le côté bleu montre vers le haut. Pour un humain, il s’agit là d’une tâche facile à résoudre, pour un robot, cela demande souvent un grand effort de programmation.

Entraînement avec l’intelligence artificielle

La BionicSoftHand, grâce à l’intelligence artificielle, apprend de manière autonome et rapide de placer le côté souhaité du dé vers le haut. La méthode du Reinforcement Learning, c’est-à-dire, l’apprentissage par renforcement, est ici utilisée. À la place d’une action concrète que la main doit imiter, on lui montre l’objectif à atteindre. C’est ce qu’elle tente de faire au travers d’essais (trial-and-error). À l’aide du feedback reçu, elle optimise progressivement toutes ses actions jusqu’à finalement réussir la mission à exécuter.

ce au Reinforcement Learning, la BionicSoftHand apprend des mouvements humains de manière autonome et rapide.
ce au Reinforcement Learning, la BionicSoftHand apprend des mouvements humains de manière autonome et rapide.

L’apprentissage s’effectue dans un environnement virtuel à l’aide d’une simulation, le jumeau numérique. À l’aide des données d’une caméra de profondeur et des algorithmes de l’intelligence artificielle, l’apprentissage de la commande est effectuée dans la simulation puis elle est transmise à la vraie SoftHand. Ainsi, les éléments de connaissance appris peuvent également être partagés avec d’autres mains de robot dans le monde entier.

Doigté jusqu’au bout des doigts

Les doigts de la main de robot sont constitués de soufflets flexibles à chambres à air. Ceux-ci sont enveloppés d’une gaine textile 3D spéciale, qui est tricotée à la fois avec des fils élastiques et à haute résistance. Cela permet de déterminer précisément via le textile à quels endroits la structure se dilate et déploie de la force et où une extension est empêchée. La main est ainsi légère, souple, adaptative et sensible tout en restant capable d’exercer des forces considérables. De plus, elle contient des capteurs de position ainsi que des capteurs dynamométriques tactiles qui enregistrent la pression.

Sensibles et puissants à la fois : les doigts peuvent agir en toute souplesse grâce textile 3D tricoté spécial.
Sensibles et puissants à la fois : les doigts peuvent agir en toute souplesse grâce textile 3D tricoté spécial.

Pour réduire au maximum les raccordements à la BionicSoftHand, les développeurs ont construit un terminal de distributeurs de petite taille, à régulation numérique, qui est monté directement sous la main. Cela permet d’éviter de poser les tuyaux vers la commande des doigts par l’ensemble du bras de robot. Ainsi, la BionicSoftHand peut être raccordée et mise en service rapidement et facilement avec à chaque fois un seul tuyau pour l’arrivée et l’échappement d’air. Les mouvements des doigts se régulent avec précision grâce aux distributeurs piézoélectriques proportionnels utilisés.

Bras souple pour la collaboration

Pour la collaboration avec l’homme, la BionicSoftHand peut être montée sur le BionicSoftArm, un robot de construction légère pneumatique. Sa nature souple lui permet d’usiner une pièce à usiner simultanément avec l’humain sans que cela ne présente un danger. La séparation stricte entre le travail humain et les actions automatisées des robots est ainsi progressivement supprimée et leurs champs d’activité fusionnent pour créer un espace de travail collaboratif.

L’humain et le robot travaillent main dans la main grâce au BionicSoftArm.
L’humain et le robot travaillent main dans la main grâce au BionicSoftArm.

Le BionicSoftArm est une évolution compacte du BionicMotionRobot de Festo, dont la variété d’applications a été considérablement élargie. Ceci est rendu possible grâce à sa structure modulaire : elle peut être combinée avec jusqu’à sept segments à soufflets et actionneurs rotatifs. Cela lui procure une portée et une souplesse maximales et, en cas de besoin, elle peut également travailler autour d’obstacles dans des espaces de travail des plus restreints.

Une structure modulaire : le BionicSoftArm peut être combiné avec jusqu’à sept segments à soufflets et actionneurs rotatifs.
Une structure modulaire : le BionicSoftArm peut être combiné avec jusqu’à sept segments à soufflets et actionneurs rotatifs.

Le bras bionique est très évolutif. Selon la tâche, d’autres pinces que la BionicSoftHand peuvent également être montées. Par ailleurs, il s’adapte facilement à différentes tâches et à des lieux différents. La suppression de dispositifs de sécurité comme des cages ou des barrières lumineuses diminue les temps de transformation et permet ainsi une utilisation flexible qui est tout à fait dans l’esprit d’une production modulable et rentable.