ENGINEERINGNET.BE - Grâce à son pouce opposable, ses articulations multiples et sa peau adhérente, la main humaine est souvent considérée comme le summum de la dextérité, et de nombreuses mains robotisées sont conçues à son image.
Mais façonnées par le lent processus de l’évolution, les mains humaines sont loin d’être parfaites et présentent des inconvénients notables, tels qu’un pouce unique et asymétrique et le fait d’être fixées à un bras à la mobilité réduite.
«Les limites de la main humaine apparaissent clairement lorsqu’il s’agit d’atteindre des objets disséminés sous des meubles ou derrière des étagères, ou d’effectuer des tâches simultanées, comme tenir une bouteille tout en attrapant un paquet de chips », explique Aude Billard, professeure au Laboratoire des algorithmes et systèmes d’apprentissage (LASA) de la Faculté des sciences et techniques de l’ingénieur de l’EPFL.
« De même, accéder à des objets situés derrière la main tout en maintenant une prise stable peut être extrêmement difficile et nécessiter des contorsions gênantes du poignet ou un repositionnement du corps.»
L’équipe, composée d’Aude Billard, de Xiao Gao, chercheur au LASA, ainsi que de Kai Junge et Josie Hughes du Laboratoire de conception et de fabrication de robots informatiques, a conçu une main robotisée qui surmonte ces difficultés.
Le dispositif, qui peut intégrer jusqu’à six doigts identiques avec des embouts en silicone, résout le problème de l’asymétrie humaine en permettant à n’importe quelle combinaison de doigts de former des paires opposées pour pincer comme un pouce.
Grâce à la conception réversible de la main robotisée, le dos et la paume sont interchangeables. La main peut même se détacher de son « bras » et «ramper», telle une araignée, pour saisir et transporter des objets hors de portée du bras.
«Notre dispositif réalise de manière fiable et fluide une “manipulation locomotrice”, c’est-à-dire une manipulation stationnaire associée à une mobilité autonome, ce qui, selon nous, présente un grand potentiel pour la robotique industrielle, de service et d’exploration», résume Aude Billard. Cette recherche a été publiée dans Nature Communications.
Alors que la main robotisée semble issue d’un film de science-fiction, les scientifiques ont en réalité puisé leur inspiration dans la nature.
«De nombreux organismes ont développé des membres polyvalents capables de passer facilement d’une fonctionnalité à une autre, comme la préhension et la locomotion. Par exemple, la pieuvre utilise ses bras souples à la fois pour ramper sur le fond marin et pour ouvrir des coquillages. Chez les insectes, la mante religieuse se sert de membres spécifiques pour se déplacer et capturer ses proies», indique Aude Billard.
De fait, le robot de l’EPFL peut ramper tout en tenant plusieurs objets, dans sa paume, sur son «dos», ou les deux. Pourvu de cinq doigts, le dispositif peut reproduire la plupart des prises humaines classiques.
Lorsqu’il est équipé de plus de cinq doigts, il peut effectuer d’une seule main des tâches nécessitant généralement deux mains humaines – comme dévisser le bouchon d’une grande bouteille ou enfoncer une vis dans un bloc de bois à l’aide d’un tournevis.
«Il n’y a pas de limite réelle au nombre d’objets qu’il peut tenir; si nous avons besoin de lui faire tenir plus d’objets, nous ajoutons simplement plus de doigts», précise Aude Billard.
Les scientifiques envisagent des applications de cette conception innovante dans des contextes réels qui exigent compacité, adaptabilité et interaction multimodale.
Par exemple, elle pourrait être utilisée pour récupérer des objets dans des environnements confinés ou étendre la portée des bras industriels traditionnels. Et bien que la main robotisée proposée ne soit pas anthropomorphe, ils estiment qu’elle pourrait aussi être adaptée à des applications prosthétiques.
«Les fonctionnalités symétrique et réversible sont particulièrement utiles dans les situations où les utilisatrices et utilisateurs pourraient bénéficier de capacités allant au-delà de la fonction humaine normale», explique Aude Billard.
«Par exemple, des études antérieures menées auprès d’utilisatrices et d’utilisateurs de doigts robotisés démontrent la remarquable capacité d’adaptation du cerveau à intégrer des appendices supplémentaires, ce qui suggère que notre configuration non classique pourrait même servir dans des environnements spécifiques nécessitant des capacités de manipulation accrues.» (Auteur: Celia Luterbacher - Source: EPFL)
