Malgré les progrès considérables de l’intelligence artificielle et de la vision par ordinateur, ainsi que l’arrivée de nombreux robots humanoïdes en phase de test ou déjà commercialisés, les machines doivent encore surmonter un obstacle majeur.
Il s’agit du toucher, des sensations et de la capacité à savoir comment tenir un objet. En saisissant une fraise, par exemple, un robot peut ignorer quelle pression appliquer, si le fruit est bien maintenu, s’il glisse ou s’il risque d’être écrasé. Les humains ressentent naturellement ces informations grâce à leur peau, mais les reproduire sur une machine s’avère beaucoup plus difficile.
Des entreprises comme Touchlab travaillent toutefois à donner aux robots ces caractéristiques proches de celles de la peau. L’objectif consiste à les rendre plus utiles à la maison, dans les soins ou dans l’industrie. Et le défi se révèle beaucoup plus complexe qu’il n’y paraît.
Dans le cas de Touchlab, la technologie repose sur l’effet tunnel quantique pour mesurer la pression, la force et la direction. Le matériau utilisé est plus fin que la peau humaine, avec un temps de réponse inférieur à une milliseconde.
La peau électronique existe déjà, mais son déploiement reste compliqué
Même si la solution existe déjà, passer du prototype à la production change complètement la donne. Durabilité, fiabilité, coût, adaptabilité… autant de paramètres qui séparent encore la théorie des usages réels.
Touchlab répond à certaines de ces difficultés avec des composants standards déjà disponibles pour les plateformes existantes. L’entreprise réserve les développements sur mesure aux cas où ils sont réellement nécessaires.
Elle cherche également à réduire la latence en rapprochant le traitement des données du robot. Celui-ci ne transmet alors que les informations nécessaires à la tâche, alors que la peau électronique peut détecter et collecter d’énormes quantités de microdonnées.
Alors que les robots commencent à arriver dans les entreprises, les environnements de soins et probablement bientôt les foyers, la capacité à ressentir le contact devient aussi importante que celle de voir.
L’équipe de Touchlab explique comment passer de la phase pilote à la production de manière réaliste.
- Pourquoi les robots ont-ils besoin du toucher, et comment Touchlab cherche-t-il à le reproduire ?
La vision par ordinateur permet à un robot de prévoir, mais le toucher permet de confirmer. Sans retour tactile, la robotique reste confrontée à un paradoxe classique. Une machine peut résoudre des équations complexes en quelques millisecondes, mais avoir du mal à saisir une fraise, manipuler des instruments médicaux souples ou tourner une vanne sans écraser l’objet ni le faire tomber. Sans détection tactile, un robot reste fonctionnellement insensible.
Touchlab répond à ce problème avec une peau électronique biomimétique, ou e-skin, plus fine que la peau humaine. Alimentée par une technologie d’effet tunnel quantique, elle mesure en temps réel les forces 3D, leur direction et la pression. Surtout, elle détecte le début d’un glissement. Le robot perçoit donc qu’un objet commence à lui échapper avant qu’il ne tombe, ce qui permet d’ajuster sa prise en moins d’une milliseconde, comme le système nerveux humain.
- Lors d’une démonstration au Future Lab, le contrôle d’un bras robotique avec retour haptique semblait assez encombrant, notamment à cause des câbles et des contraintes. Pourquoi est-il si difficile de rendre l’expérience plus fluide ?
La téléopération repose sur un équilibre d’ingénierie assez classique. Il existe d’abord une courbe d’apprentissage naturelle. Contrôler un bras robotique doté de nombreux degrés de liberté à l’aide d’un gant haptique n’est pas forcément intuitif dès le premier essai. Un peu de pratique et de mémoire musculaire reste généralement nécessaire pour maîtriser les subtilités des forces ressenties.
Ensuite, organiser des démonstrations en direct lors d’événements très fréquentés comme le Future Lab impose des contraintes matérielles particulières. Pour permettre à des centaines de visiteurs aux mains très différentes de participer en toute sécurité, l’installation doit utiliser des équipements reliés par câble, robustes et adaptés à toutes les morphologies.
À plus long terme, Touchlab prévoit de s’éloigner complètement des combinaisons encombrantes et reliées par câble. En intégrant directement sa peau électronique au robot et en l’associant à une IA embarquée, la machine peut gérer elle-même la détection du glissement et la dextérité. L’opérateur n’a alors plus besoin de porter un équipement physique contraignant.
- Touchlab se concentre actuellement sur sa technologie propriétaire pour les doigts robotiques. Quelle est la suite du programme ? L’entreprise prévoit-elle de la concéder sous licence ou de la vendre comme produit fini ? Et comment compte-t-elle gérer les différentes architectures robotiques ?
Chaque plateforme robotique est différente, qu’il s’agisse d’un humanoïde déployé dans un environnement industriel dangereux ou d’un cobot assistant des infirmiers dans un hôpital. Touchlab peut concevoir, développer et fabriquer des dispositifs tactiles sur mesure adaptés aux architectures propres aux différents fabricants.
En parallèle, l’entreprise propose des composants tactiles standards et évolutifs, déjà intégrés électroniquement et mécaniquement à de nombreux effecteurs robotiques populaires. Elle applique des remises selon les volumes et propose aussi des programmes stratégiques de prêt de matériel et de collaboration aux entreprises de robotique qui partagent sa vision. Au cours des sept dernières années, Touchlab a acquis une solide expérience dans la création rapide d’intégrations fiables adaptées à différents besoins.
- Quels sont actuellement les principaux obstacles technologiques rencontrés par Touchlab ? Quel est l’objectif final, et sera-t-il un jour possible de numériser le plus grand organe humain, la peau ?
L’objectif ultime consiste à rendre la technologie tactile de Touchlab aussi courante que les capteurs MEMS et à l’intégrer à chaque robot commercial amené à interagir avec des objets et des humains. L’entreprise imagine une couverture tactile complète, « des doigts aux orteils », alimentée par du calcul spécialisé en périphérie et par un logiciel d’orchestration tactile reproduisant le système somatosensoriel humain.
Concernant les obstacles, le défi ne se limite pas à la technologie. Il faut également composer avec les délais d’adoption des marchés occidentaux face à des équipements profondément transformateurs. Numériser la peau humaine à grande échelle soulève encore des difficultés de fabrication et de durabilité. Touchlab affirme toutefois pouvoir déjà produire des capteurs égalant ou dépassant les capacités humaines en matière de résolution spatiale, de fréquence de lecture et de sensibilité. Le véritable enjeu consiste désormais à intégrer ces capacités dans des formats robustes, abordables et adaptés au marché de masse.
- Comment Touchlab conçoit-il l’interface utilisateur afin de réduire la fatigue des opérateurs pendant les longues périodes de travail ?
Touchlab mise sur une autonomie partagée. Au lieu d’obliger un opérateur humain à ressentir et ajuster manuellement chaque microvecteur de force, la peau électronique gère directement sur le robot les réflexes de bas niveau, comme la prévention du glissement. L’opérateur se concentre sur les tâches de plus haut niveau, tandis que le système tactile maintient automatiquement une prise optimale. Cette approche réduit fortement la fatigue physique et cognitive.
- Une peau électronique à haute densité génère énormément de données. Comment Touchlab gère-t-il la bande passante et les transferts réseau sans surcharger les systèmes ?
Une détection à haute densité ne produit pas automatiquement des données fonctionnelles plus riches et peut réduire la robustesse du matériel. Pour ses produits commerciaux, Touchlab optimise donc la densité spatiale et temporelle des capteurs en fonction des tâches de manipulation, afin de conserver des volumes de données légers.
Pour la recherche et le développement avancés, l’entreprise utilise du calcul distribué en périphérie et développe un échantillonnage tactile asynchrone basé sur les événements, comparable aux caméras de vision événementielle. Comme sa peau électronique ne dépend pas de lourds flux de données basés sur l’image, elle fonctionne avec une latence extrêmement faible et une bande passante réseau modeste. La téléopération à longue distance peut ainsi rester étonnamment efficace.
- Puisque la peau électronique peut identifier des objets et des textures, quels protocoles protègent la sécurité et la confidentialité des données tactiles ?
Les données tactiles seules ne contiennent aucune information permettant d’identifier personnellement quelqu’un. En revanche, lorsqu’elles sont associées à des flux vidéo, audio et LiDAR, la sécurité des données multimodales devient essentielle.
Lors du déploiement du robot médical Valkky dans un hôpital finlandais, par exemple, toutes les données transférées sur les réseaux de l’établissement utilisaient un chiffrement strict. Les données multimodales identifiables restaient entièrement stockées sur place, sur des systèmes isolés du réseau. Elles étaient ensuite totalement anonymisées avant tout traitement destiné à la recherche ou à l’analyse du système.
- La peau électronique est souvent considérée comme une technologie haut de gamme. Comment Touchlab compte-t-il réduire les coûts de production pour la robotique commerciale ?
Comme aux débuts de l’automobile, les technologies révolutionnaires arrivent souvent sur le marché à un prix élevé avant de profiter des économies d’échelle. Touchlab peut aujourd’hui produire une densité de capteurs correspondant aux spécifications humaines, mais déployer ce niveau de complexité partout rendrait les robots commerciaux trop coûteux.
La stratégie de l’entreprise repose donc sur une ingénierie pragmatique. Elle cherche à proposer une détection tactile précisément adaptée aux besoins des tâches réelles, à un prix accessible. Touchlab travaille aussi avec des organismes industriels pour établir des indicateurs de performance standardisés pour les données tactiles. L’objectif consiste à réduire les coûts de fabrication et à faire de la peau électronique une base standard pour l’ensemble de la robotique commerciale.
