Pull-over

Des chercheurs de l'Université Carnegie Mellon créent un tissu et un système de détection pour mesurer le contact et la pression

L'université de Carnegie Mellon

image : RobotSweater, développé par une équipe de recherche de l'Institut de robotique et présenté ici sur un bras robotique, est une « peau » textile tricotée à la machine qui peut détecter le contact et la pression.Voir plus

Crédit : Université Carnegie Mellon

Les qualités qui rendent un pull tricoté confortable et facile à porter sont les mêmes qui pourraient permettre aux robots de mieux interagir avec les humains.

RobotSweater, développé par une équipe de recherche de l'Institut de robotique de l'Université Carnegie Mellon, est une « peau » textile tricotée à la machine qui peut détecter le contact et la pression.

"Nous pouvons utiliser cela pour rendre le robot plus intelligent lors de son interaction avec les humains", a déclaré Changliu Liu, professeur adjoint de robotique à l'École d'informatique.

Tout comme les tricoteurs peuvent prendre n'importe quel type de fil et le transformer en chaussette, chapeau ou pull de n'importe quelle taille ou forme, le tissu tricoté RobotSweater peut être personnalisé pour s'adapter aux surfaces tridimensionnelles inégales.

"Les machines à tricoter peuvent donner au fil des formes qui ne sont pas plates, qui peuvent être courbées ou grumeleuses", a déclaré James McCann, professeur adjoint au SCS dont les recherches se sont concentrées sur la fabrication textile ces dernières années. "Cela nous a fait penser que nous pourrions peut-être fabriquer des capteurs adaptés aux robots courbés ou grumeleux."

Une fois tricoté, le tissu peut être utilisé pour aider le robot à « sentir » lorsqu'un humain le touche, en particulier dans un environnement industriel où la sécurité est primordiale. Les solutions actuelles pour détecter les interactions homme-robot dans l'industrie ressemblent à des boucliers et utilisent des matériaux très rigides qui, selon Liu, ne peuvent pas couvrir tout le corps du robot car certaines parties doivent se déformer.

"Avec RobotSweater, tout le corps du robot peut être couvert, ce qui lui permet de détecter d'éventuelles collisions", a déclaré Liu, dont les recherches portent sur les applications industrielles de la robotique.

Le tissu tricoté de RobotSweater se compose de deux couches de fil conducteur constitué de fibres métalliques pour conduire l'électricité. Entre les deux se trouve une couche à motif de dentelle en forme de filet. Lorsqu'une pression est appliquée sur le tissu, par exemple par quelqu'un qui le touche, le fil conducteur ferme un circuit et est lu par les capteurs.

"La force rapproche les lignes et les colonnes pour fermer la connexion", a déclaré Wenzhen Yuan, professeur adjoint au SCS et directeur du laboratoire RoboTouch. "S'il y a une force à travers les bandes conductrices, les couches entreraient en contact les unes avec les autres à travers les trous."

Outre la manière de concevoir les couches tricotées, comprenant des dizaines, voire des centaines d'échantillons et de tests, l'équipe a été confrontée à un autre défi consistant à connecter le câblage et les composants électroniques au textile doux.

"Il y a eu beaucoup de prototypage physique et d'ajustements fastidieux", a déclaré McCann. "Les étudiants qui ont travaillé sur ce projet ont réussi à passer de quelque chose qui semblait prometteur à quelque chose qui a réellement fonctionné."

Ce qui a fonctionné, c'est d'enrouler les fils autour de boutons-pression attachés aux extrémités de chaque bande du tissu tricoté. Les boutons-pression sont une solution rentable et efficace, de sorte que même les amateurs créant des textiles avec des éléments électroniques, appelés e-textiles, pourraient les utiliser, a déclaré McCann.

"Vous avez besoin d'un moyen d'attacher ces éléments ensemble qui soit solide, afin de pouvoir supporter l'étirement, mais qui ne détruira pas le fil", a-t-il déclaré, ajoutant que l'équipe avait également discuté de l'utilisation de circuits imprimés flexibles.

Une fois installé sur le corps du robot, RobotSweater peut détecter la répartition, la forme et la force du contact. Il est également plus précis et efficace que les capteurs visuels sur lesquels s’appuient actuellement la plupart des robots.

"Le robot se déplacera de la même manière que l'humain le pousse, ou pourra répondre aux gestes sociaux humains", a déclaré Yuan.

Dans leurs recherches, l’équipe a démontré que pousser un robot compagnon équipé de RobotSweater lui indiquait dans quelle direction se déplacer ou dans quelle direction tourner la tête. Lorsqu'il est utilisé sur un bras de robot, RobotSweater permettait à une personne de pousser la main pour guider le mouvement du bras, tout en saisissant le bras pour lui demander d'ouvrir ou de fermer sa pince.