C'est le Saint Graal de la robotique :un androïde qui peut effectuer des tâches complexes aux côtés des humains dans un environnement réel.

Le problème est que lorsqu'on demande aux robots d'opérer en dehors d'un environnement hautement contrôlé, ils ont tendance à être lents et maladroits. Les robots rapides et précis qui fonctionnent si efficacement dans les usines ne peuvent pas fonctionner dans des environnements réels car ils ne peuvent pas immédiatement détecter et répondre à ces environnements. Demandez-leur de saisir rapidement un objet fragile, et ils sont susceptibles de l'écraser. Demandez-leur de travailler à côté d'un humain, et ils pourraient accidentellement lui casser le bras ou le faire tomber de la plate-forme de chargement.

« Si nous voulons que les robots travaillent aux côtés des humains ou gèrent des tâches complexes de manière autonome, nous devons faire un robot plus doux, " dit Peter Whitney, professeur d'ingénierie à Northeastern, qui se spécialise dans la mécanique des robots.

Whitney pense avoir la réponse :l'hydraulique.

Alors qu'il travaillait chez Disney Research à Pittsburgh, il a développé Jimmy, un robot remarquablement réaliste et rapide, précis, et assez doux pour jouer à la balle avec un ballon, ramasser un œuf, et tapoter la joue d'une fille sans lui faire de commotion.

Pour l'instant, Jimmy est opéré comme une marionnette par un humain. Cette première incarnation démontre que le système hydraulique de Whitney peut créer un sens du toucher qui étend considérablement les capacités du robot. Il n'écrase pas l'œuf car l'opérateur peut sentir sa coquille grâce à la rétroaction hydraulique; cela ne heurte pas la fille car l'opérateur peut sentir son visage dès que le bras du robot la touche.

Même si Jimmy n'est pas encore autonome, le système hydraulique a de nombreuses applications. Par exemple, Whitney travaille avec des chercheurs de l'Université de Stanford pour adapter sa technologie à la chirurgie IRM assistée par robot.

Parce qu'un tube d'IRM est si étroit, les médecins doivent actuellement rouler les patients dans et hors du tube pendant qu'ils effectuent une intervention chirurgicale. Whitney travaille avec l'ingénieur de l'Université de Stanford Mark Cutkosky pour perfectionner une version plus petite de Jimmy pour effectuer une intervention chirurgicale à l'intérieur du tube, guidé par un chirurgien utilisant les commandes en forme de marionnette. Parce que la technologie hydraulique transmet un sens du toucher, le chirurgien pourrait réellement sentir ce que Jimmy fait à l'intérieur du tube d'IRM.

"Les robots de Peter sont élégants dans leur simplicité et peuvent traduire le mouvement mécanique d'un point à un autre avec précision, " dit Hata Nobuhiko, professeur à la Harvard Medical School et directeur du programme du Brigham and Women's Hospital qui adapte les innovations robotiques à un usage médical.

"C'est simple car il ne repose pas sur des fils, des moteurs et des capteurs pour guider le robot, " dit Nobuhiko. " Il ne nécessite pas d'ordinateur pour déterminer la pression à appliquer. En médecine, nous n'aimons pas cela parce que trop de choses peuvent mal tourner. Vous ne voulez pas que cela se produise lorsque vous êtes à l'intérieur d'un corps humain."

Avec la technologie hydraulique de Whitney, Nobuniko dit que les chirurgiens pourront se tenir à l'extérieur du tube d'IRM et effectuer avec précision une biopsie de la prostate en utilisant la "main magique" de Whitney. L'un des avantages du système hydraulique de Whitney est qu'il ne nécessite aucun matériel magnétique ou électrique, ce qui fausserait l'imagerie IRM.

"C'est le secret de ce qui le rend si précis et léger, ", dit Cutkosky. "Nous voulons que le médecin ait l'impression que ses doigts sont à l'intérieur de l'appareil d'IRM en poussant l'aiguille."

Whitney spécule que s'il peut miniaturiser les éléments clés du système hydraulique, sa technologie pourrait être adaptable à la chirurgie laparoscopique.

"La chirurgie laparoscopique est maintenant complètement engourdie, " dit Whitney. " Tous les mouvements du chirurgien sont contrôlés par la vue, rien au toucher. C'est parce qu'il n'y a pas de retour de force précis."

Autonomie

L'étape suivante, il dit, est d'utiliser son système dans des robots autonomes, alliant la vitesse et la précision des robots industriels à la douceur nécessaire pour travailler aux côtés des humains. Les applications potentielles sont énormes, allant des soins aux personnes âgées et du travail de sauvetage, à l'élimination des déchets dangereux et à l'exploration spatiale. Whitney dit que la cible de cette technologie est tout travail qui nécessite qu'un robot soit précis et rapide à un moment et conforme et doux au suivant.

Whitney collabore avec le professeur d'informatique du nord-est Robert Platt, qui développe l'intelligence artificielle nécessaire pour effectuer des tâches autonomes, en particulier saisir et manipuler des objets ménagers courants afin qu'un robot puisse être utilisé pour des tâches telles que l'alimentation et le rasage.

"Avec Jimmy, nous avons démontré de quoi le matériel sera physiquement capable lorsque l'intelligence artificielle rattrapera son retard, " dit Whitney. " Même si c'est encore contrôlé par l'homme, cela prouve qu'une application autonome est possible."

Des solutions à faible coût

Le système hydraulique de Whitney a également le potentiel de réduire considérablement le coût des robots agiles. Ceci est particulièrement important dans le cadre de la maison, où les clients n'ont pas les ressources financières des entreprises manufacturières. Son objectif est de développer un bras de robot avec au moins sept articulations et qui pourrait être monté sur un fauteuil roulant ou une base à roues de robot.

« Nous espérons maintenir le coût en dessous de 2 $, 000, qui pourrait être réduit de moitié grâce à la production de masse."