Les robots capables de sentir les couches de tissu pourraient un jour aider à la lessive

Une nouvelle recherche de l’Institut de robotique de l’Université Carnegie Mellon peut aider les robots à ressentir des couches de tissu plutôt que de s’appuyer sur des outils de vision par ordinateur pour ne les voir que. Le travail pourrait permettre aux robots d’aider les gens à effectuer des tâches ménagères comme plier le linge.

Les humains utilisent leurs sens de la vue et du toucher pour saisir un verre ou ramasser un morceau de tissu. C’est tellement routinier qu’on y pense peu. Pour les robots, cependant, ces tâches sont extrêmement difficiles. La quantité de données recueillies par le toucher est difficile à quantifier et le sens a été difficile à simuler en robotique, jusqu’à récemment.

« Les humains regardent quelque chose, nous l’attrapons, puis nous utilisons le toucher pour nous assurer que nous sommes dans la bonne position pour l’attraper », a déclaré David Held, professeur adjoint à l’École d’informatique et responsable de l’étude Robots Perception. et Faire (R-Pad) Lab. « Une grande partie de la détection tactile que font les humains nous est naturelle. Nous n’y pensons pas beaucoup, donc nous ne réalisons pas à quel point c’est précieux. »

Par exemple, pour plier le linge, les robots ont besoin d’un capteur pour imiter la façon dont les doigts d’un humain peuvent sentir la couche supérieure d’une serviette ou d’une chemise et saisir les couches en dessous. Les chercheurs pourraient apprendre à un robot à sentir la couche supérieure de tissu et à la saisir, mais sans que le robot ne détecte les autres couches de tissu, le robot ne saisirait que la couche supérieure et ne plierait jamais le tissu avec succès.

« Comment réparons nous ça? » a demandé Held. « Eh bien, peut-être que ce dont nous avons besoin, c’est de la détection tactile. »

ReSkin, développé par des chercheurs de Carnegie Mellon et Meta AI, était la solution idéale. La « peau » de détection tactile open source est constituée d’un polymère mince et élastique incrusté de particules magnétiques pour mesurer les signaux tactiles à trois axes. Dans un article récent, les chercheurs ont utilisé ReSkin pour aider le robot à sentir les couches de tissu plutôt que de se fier à ses capteurs de vision pour les voir.

« En lisant les changements dans les champs magnétiques des dépressions ou des mouvements de la peau, nous pouvons obtenir une détection tactile », a déclaré Thomas Weng, un Ph.D. étudiant au R-Pad Lab, qui a travaillé sur le projet avec le postdoc RI Daniel Seita et l’étudiant diplômé Sashank Tirumala. « Nous pouvons utiliser cette détection tactile pour déterminer combien de couches de tissu nous avons ramassées en pinçant avec le capteur. »

D’autres recherches ont utilisé la détection tactile pour saisir des objets rigides, mais le tissu est « déformable », ce qui signifie qu’il change lorsque vous le touchez, ce qui rend la tâche encore plus difficile. Ajuster la prise du robot sur le tissu modifie à la fois sa pose et les lectures du capteur.

Les chercheurs n’ont pas appris au robot comment ni où saisir le tissu. Au lieu de cela, ils lui ont appris combien de couches de tissu il saisissait en estimant d’abord le nombre de couches qu’il tenait à l’aide des capteurs de ReSkin, puis en ajustant la prise pour réessayer. L’équipe a évalué le robot en ramassant une et deux couches de tissu et a utilisé différentes textures et couleurs de tissu pour démontrer la généralisation au-delà des données de formation.

La finesse et la flexibilité du capteur ReSkin ont permis d’apprendre aux robots à manipuler quelque chose d’aussi délicat que des couches de tissu.

« Le profil de ce capteur est si petit que nous avons pu faire cette tâche très fine, en l’insérant entre des couches de tissu, ce que nous ne pouvons pas faire avec d’autres capteurs, en particulier les capteurs optiques », a déclaré Weng. « Nous avons pu l’utiliser pour effectuer des tâches qui n’étaient pas réalisables auparavant. »

Il y a cependant beaucoup de recherches à faire avant de remettre le panier à linge à un robot. Tout commence par des étapes comme lisser un tissu froissé, choisir le bon nombre de couches de tissu à plier, puis plier le tissu dans le bon sens.

« C’est vraiment une exploration de ce que nous pouvons faire avec ce nouveau capteur », a déclaré Weng. « Nous explorons comment faire en sorte que les robots se sentent avec cette peau magnétique pour les choses qui sont douces, et explorons des stratégies simples pour manipuler le tissu dont nous aurons besoin pour que les robots puissent éventuellement faire notre lessive. »

Le document de recherche de l’équipe « Apprendre à séparer les couches de tissu à l’aide de la rétroaction tactile » sera présenté à la Conférence internationale 2022 sur les robots et systèmes intelligents, du 23 au 27 octobre à Kyoto, au Japon. Il a également reçu le prix du meilleur article lors de l’atelier RoMaDO-SI 2022 de la conférence.

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