Une équipe de chercheurs de l'ETH Zurich en Suisse a récemment développé un capteur tactile optique multi-caméras (c'est-à-dire, un capteur tactile basé sur des dispositifs optiques) qui collecte des informations sur la distribution de la force de contact appliquée à sa surface. Ce capteur, présenté dans un article prépublié sur arXiv, pourrait être utilisé pour développer des peaux robotiques souples basées sur des algorithmes de vision par ordinateur.

« Par rapport aux capacités de vision que les robots peuvent atteindre à l'aide de caméras modernes, le sens du toucher chez les robots est très sous-développé, " Camille Trueeb, Carmelo Sferrazza et Raffaello D'Andrea, les chercheurs qui ont mené l'étude, Raconté Tech Xplore par email. "Les skins tactiles basés sur la vision visent à combler ce fossé, exploiter les capacités des capteurs de vision et des algorithmes d'intelligence artificielle de pointe, bénéficiant de l'accessibilité de grandes quantités de données et de la puissance de calcul."

Le capteur tactile optique développé par Trueeb, Sferrazza et D"Andrea se compose de quatre caméras placées sous un soft, matériau transparent contenant une dispersion incrustée de particules sphériques. Les caméras suivent le mouvement de ces particules sphériques, qui résulte de la déformation du matériau lorsqu'une force lui est appliquée.

Les chercheurs ont également développé une architecture d'apprentissage automatique (ML) qui analyse le mouvement des particules sphériques dans le matériau. En analysant ce mouvement, cette architecture permet de reconstituer les forces qui provoquent une déformation dans le matériau, également connu sous le nom de distribution de force de contact.

"Nous utilisons des caméras relativement bon marché qui fournissent simultanément des images pour un total d'environ 65, 000 pixels, " les chercheurs ont expliqué. " Par conséquent, ils génèrent une grande quantité d'informations à très haute résolution, ce qui est idéal pour une approche de la détection tactile basée sur les données."

Au lieu de fournir uniquement des valeurs de force totale, comme la majorité des capteurs de force standards existants pour les applications robotiques, le capteur développé par les chercheurs offre un retour d'expérience sur la répartition de toutes les forces appliquées sur sa surface molle, découplage des composantes normales et tangentielles. En raison de sa structure et de sa conception unique, le nouveau capteur multi-caméras présente également une surface de contact plus grande et une structure plus fine que les autres capteurs tactiles basés sur des caméras sans nécessiter de composants réfléchissants supplémentaires (par exemple, miroirs).

« L'utilisation de plusieurs caméras permet d'utiliser ce type de capteur tactile pour couvrir de plus grandes surfaces avec des formes arbitraires, ", ont déclaré les chercheurs. "Ce travail montre comment les connaissances acquises sur un sous-ensemble de caméras peuvent être transférées à des caméras supplémentaires, résultant en une évolutivité, approche efficace des données."

L'IA, le capteur multi-caméras pourrait finalement être mis à l'échelle sur de plus grandes surfaces, permettant la création de peaux robotiques douces et sensibles. Dans leur récent article, les chercheurs discutent de la manière dont leur architecture ML pourrait être adaptée pour faciliter ces applications à l'avenir.

"Nous envisageons désormais d'étendre les capacités du capteur afin de reconstituer des informations sur le contact avec des objets de formes complexes et génériques, ", ont déclaré les chercheurs. "Nous pensons que le développement d'algorithmes de détection doit toujours prendre en compte la composante d'efficacité des données pour faciliter une utilisation généralisée en robotique, et nous poursuivrons donc dans cette direction dans nos futurs travaux, également."

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