Stratégie tactile avancée : détection d'objets robotique par sensing thermique

Applied Physics Review, Melville, NY

Tri des déchets réussi par un système tactile robotique intelligent. (Image : Qian Mao et Rong Zhu / AIP Publishing)

Les robots intelligents d'aujourd'hui peuvent reconnaître avec précision de nombreux objets grâce à la vision et au toucher. L'information tactile, obtenue via des capteurs, combinée à des algorithmes d'apprentissage automatique, permet aux robots d'identifier des objets manipulés précédemment.

Cependant, la détection est souvent perturbée face à des objets similaires en taille et forme, ou inconnus du robot. D'autres facteurs limitant la perception robotique incluent le bruit de fond et les variations de forme et taille pour un même type d'objet.

Dans Applied Physics Reviews, publié par AIP Publishing, des chercheurs de l'Université Tsinghua ont travaillé à surmonter les difficultés de la reconnaissance robotique d'objets courants mais complexes.

S'inspirer du sens thermique humain

Les humains possèdent de nombreux types de sens tactile, dont la sensation thermique. Cela nous permet de sentir le vent, de percevoir le chaud et le froid, et de discriminer entre types de matière, comme le bois et le métal, grâce aux différentes sensations de refroidissement produites. Les chercheurs ont cherché à imiter cette capacité en concevant une méthode de détection tactile robotique intégrant les sensations thermiques pour une détection d'objets plus robuste et précise.

« Nous proposons d'utiliser le sensing tactile spatio-temporel lors de la préhension pour étendre la fonction robotique et la capacité à percevoir simultanément multi-attributs de l'objet saisi, incluant conductivité thermique, diffusivité thermique, rugosité de surface, pression de contact et température », explique l'auteur Rong Zhu.

L'équipe a créé un capteur multicouche avec détection de matériau en surface et sensibilité à la pression en profondeur, avec une couche poreuse intermédiaire sensible aux changements thermiques. Ils ont associé ce capteur à un algorithme de classification en cascade efficace qui élimine les types d'objets par ordre, du plus facile au plus difficile, en commençant par des catégories simples comme les cartons vides avant de passer aux épluchures d'orange ou aux morceaux de tissu.

Test : tri des déchets

Pour tester leur méthode, l'équipe a créé un système tactile robotique intelligent pour trier les déchets. Le robot saisissait des déchets courants : cartons vides, sacs plastiques, bouteilles plastiques, serviettes, éponges, épluchures d'orange, médicaments périmés. Il les triait dans des conteneurs séparés pour recyclables, déchets alimentaires, déchets dangereux et autres déchets.

Leur système a atteint une précision de classification de 98,85 % dans la reconnaissance de divers objets déchets non rencontrés auparavant. Ce comportement de tri des déchets réussi pourrait grandement réduire la main-d'œuvre humaine dans des scénarios réels et offrir une large applicabilité pour les technologies de vie intelligente.

Perspectives futures

Les futures recherches dans ce domaine se concentreront sur l'amélioration de l'intelligence incarnée robotique et de l'implémentation autonome. « De plus, en combinant ce capteur avec la technologie d'interface cerveau-ordinateur, l'information tactile collectée par le capteur pourrait être convertie en signaux neuronaux acceptables par le cerveau humain, redonnant des capacités de perception tactile aux personnes handicapées de la main », ajoute Zhu.

Pour plus d'informations, contactez Wendy Beatty à cette adresse ; 301-209-3090.