L'utilisation d'outils est depuis longtemps une caractéristique de l'intelligence humaine, ainsi qu'un problème pratique à résoudre pour une vaste gamme d'applications robotiques. Mais les machines ont encore du mal à exercer la bonne quantité de force pour contrôler des outils qui ne sont pas rigidement attachés à leurs mains.

Pour manipuler lesdits outils de manière plus robuste, des chercheurs du Laboratoire d'informatique et d'intelligence artificielle (CSAIL) du MIT, en collaboration avec le Toyota Research Institute (TRI), ont conçu un système capable de saisir des outils et d'appliquer la quantité de force appropriée pour une tâche donnée. , comme essuyer un liquide ou écrire un mot avec un stylo.

Le système, baptisé Series Elastic End Effectors, ou SEED, utilise des pinces à bulles souples et des caméras intégrées pour cartographier la façon dont les pinces se déforment sur un espace à six dimensions (pensez à un airbag qui se gonfle et se dégonfle) et applique une force à un outil. En utilisant six degrés de liberté, l'objet peut être déplacé de gauche à droite, de haut en bas, d'avant en arrière, de roulis, de tangage et de lacet. Le contrôleur en boucle fermée - un système autorégulateur qui maintient un état souhaité sans interaction humaine - utilise SEED et la rétroaction visuotactile pour ajuster la position du bras du robot afin d'appliquer la force souhaitée.

Cela pourrait être utile, par exemple, pour quelqu'un qui utilise des outils lorsqu'il y a une incertitude dans la hauteur d'une table, car une trajectoire préprogrammée pourrait complètement manquer la table. "Nous nous sommes fortement appuyés sur les travaux de Mason, Raibert et Craig sur ce que nous appelons un contrôleur de position de force hybride", déclare Hyung Ju Suh, titulaire d'un doctorat. étudiant en génie électrique et en informatique au MIT, affilié à CSAIL, et auteur principal d'un nouvel article sur SEED. "C'est l'idée, que si vous aviez réellement trois dimensions dans lesquelles vous déplacer lorsque vous écrivez sur un tableau noir, vous voudriez pouvoir contrôler la position sur certains des axes, tout en contrôlant la force sur l'autre axe."

Les robots à corps rigide et leurs homologues ne peuvent nous mener que très loin ; la douceur et la souplesse offrent le luxe et la capacité de se déformer, de sentir l'interaction entre l'outil et la main.

Avec SEED, chaque exécution détectée par le robot est une image 3D récente des pinces, ce qui permet de suivre en temps réel la façon dont les pinces changent de forme autour d'un objet. Ces images sont utilisées pour reconstruire la position de l'outil, et le robot utilise un modèle appris pour mapper la position de l'outil à la force mesurée. Le modèle appris est obtenu à l'aide de l'expérience précédente du robot, où il perturbe un capteur de couple de force pour déterminer la rigidité des pinces à bulles. Maintenant, une fois que le robot a détecté la force, il la compare avec la force que l'utilisateur commande, et peut-être se dit-il, "il s'avère que la force que je ressens en ce moment n'est pas tout à fait là. Je dois appuyer sur Plus fort." Il se déplacerait alors dans la direction pour augmenter la force, le tout sur l'espace 6D.

Au cours de la "tâche de raclette", SEED a reçu la bonne quantité de force pour essuyer du liquide dans un avion, où les méthodes de base ont eu du mal à obtenir le bon balayage. Lorsqu'on lui a demandé de mettre du papier sur un stylo, le bot a effectivement écrit "MIT" et il a également été capable d'appliquer la bonne force pour enfoncer une vis.

Alors que SEED était conscient du fait qu'il devait commander la force ou le couple pour une tâche donnée, s'il était saisi trop fort, l'objet glisserait inévitablement, il y a donc une limite supérieure à cette dureté exercée. De plus, si vous êtes un robot rigide, vous pouvez simuler des systèmes plus souples que votre rigidité mécanique naturelle, mais pas l'inverse.

Actuellement, le système suppose une géométrie très spécifique pour les outils :il doit être cylindrique, et il existe encore de nombreuses limitations sur la façon dont il peut se généraliser lorsqu'il rencontre de nouveaux types de formes. Les travaux à venir pourraient impliquer de généraliser le cadre à différentes formes afin qu'il puisse gérer des outils arbitraires dans la nature.

"Personne ne sera surpris que la conformité puisse aider avec les outils, ou que la détection de force soit une bonne idée ; la question ici est de savoir où sur le robot la conformité doit aller et à quel point elle doit être douce", déclare le co-auteur de l'article Russ Tedrake, le Professeur Toyota de génie électrique et d'informatique, d'aéronautique et d'astronautique, et de génie mécanique au MIT et chercheur principal au CSAIL. "Ici, nous explorons la régulation d'une rigidité à six degrés de liberté assez douce directement à l'interface main/outil, et montrons qu'il y a de beaux avantages à le faire." + Explorer plus loin

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