Ce logiciel de conception réinvente les objets du quotidien en tant qu'appareils conscients d'eux-mêmes
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Composition des charnières en X : (a) Les trois composants principaux : corps flexible, éléments de détection et pistes conductrices ; (b) Le procédé d’impression FDM multi-matériaux en une seule étape, réalisé à l’aide de trois filaments distincts ; (c) Trois configurations d’éléments de détection ciblant les déformations latérales, verticales et axiales, ainsi que leurs schémas de circuits correspondants. Crédit : arXiv (2026). DOI : 10.48550/arxiv.2609.11077
Enfant, vous avez sans doute vu des films Disney où des objets inanimés, comme des horloges, des tasses et des jouets, interagissaient avec les humains – un véritable tour de magie. Or, des scientifiques du Laboratoire d'informatique et d'intelligence artificielle (CSAIL) du MIT travaillent aujourd'hui sur un projet similaire : transformer des objets fixes en outils conscients, capables de percevoir les mouvements humains et d'y réagir pour accomplir une tâche.
Des ingénieurs ont imprimé en 3D ces objets dynamiques dotés de capteurs intégrés, utilisant des matériaux conducteurs pour les capteurs et les pistes (semblables à des fils) internes. Problème : les deux composants étaient généralement fabriqués avec le même matériau, ce qui entraînait l’émission de signaux similaires. C’est un peu comme entendre deux stations de radio simultanément : un mélange difficile à interpréter. Cela perturbe, par exemple, un gant qui transmet des instructions à une main robotisée sur la manière de manipuler un objet spécifique. Le dispositif ne pourrait ni filtrer le bruit ni vérifier l’angle des mouvements de l’utilisateur, ce qui conduirait à des erreurs de la part du robot humanoïde.
Des chercheurs du CSAIL et de l'Université de Tianjin (TJU) ont peut-être trouvé le moyen d'imprimer en 3D des objets interactifs plus précis. Grâce à leur logiciel « X-Hinges », il est possible de personnaliser un design, et l'outil intègre automatiquement deux matériaux différents : un filament pour les capteurs, conçu pour envoyer le signal le plus puissant possible, et un autre pour les éléments filaires qui n'interfèrent pas. Vos interactions sont ainsi parfaitement retransmises, ce qui permet de fabriquer des objets qui réagissent en temps réel, comme des petits robots, des éléments de décoration, des systèmes de détection d'objets et des jouets.
Avec X-Hinges, vous pouvez assembler un objet en sélectionnant et en connectant différentes formes, puis en choisissant le mouvement de certaines parties. Votre objet ne sera plus limité à un seul mouvement, comme avec les méthodes précédentes ; vous pouvez désormais sélectionner jusqu'à trois axes : compression, vertical et latéral.
Si vous construisez une main robotique, par exemple, vous voudrez probablement que ses doigts puissent bouger verticalement et latéralement. L'outil du CSAIL intégrerait alors des capteurs aux points de flexion de l'objet (ici, ses articulations) afin de capturer les données de mouvement sous ces deux angles. Ainsi, une fois imprimé en 3D, le dispositif pourra comprendre et réagir à vos interactions de manière plus dynamique.
« C’est un peu comme doter les objets du quotidien d’une dimension consciente », explique Jiaji Li, chercheuse postdoctorale en génie électrique et informatique (EECS) au MIT et chercheuse au CSAIL, co-auteure principale d’un article publié sur le serveur de prépublication arXiv qui présente ces travaux. « On obtient ainsi des objets qui comprennent mieux leur utilisation et qui offrent davantage de possibilités de réaction. De la même manière qu’un agent d’IA est programmé pour prendre certaines décisions en fonction de nos instructions, ces créations intègrent des capteurs leur permettant de réagir de manière adaptative au toucher humain. »
Li et Xiang Chang, doctorant à l'Université de Tianjin et chercheur invité au CSAIL, ont utilisé des charnières en X pour créer de nombreux dispositifs ingénieux. Ils ont notamment conçu un gant capable d'apprendre à un robot à saisir des blocs. Ce gant s'adapte à la taille des mains de l'utilisateur, puis enregistre la flexion des articulations des doigts grâce à des capteurs avant de transmettre rapidement ces informations à une main humanoïde pour qu'elle la reproduise. Ce gant pourrait s'avérer utile dans les usines ou les foyers, où un robot doit souvent apprendre rapidement de nouvelles interactions.
Les chercheurs ont également conçu une petite lampe de style origami à l'aide de charnières en X. Elle détecte lorsqu'on la pince pour la fermer et ajuste sa luminosité en conséquence. Une fois allumée, cette source de lumière portable et adaptative (semblable à une lampe de lecture) ressemble à une feuille de papier pliée qui se déploie pour former une lampe.
Les charnières en X peuvent même assembler des dispositifs capables d'identifier les objets posés dessus. Par exemple, si vous y déposez une banane, le dispositif la reconnaîtra presque instantanément grâce aux données tactiles enregistrées par ses capteurs. Cette reconnaissance physique avancée pourrait être intégrée aux systèmes de détection dans des lieux tels que les aéroports et les supermarchés.
Crédit : Massachusetts Institute of Technology
Une histoire de requin
Derrière chaque création des scientifiques se cache une interface intuitive qui permet de concevoir des objets interactifs de A à Z. Les utilisateurs peuvent personnaliser l'apparence et les mouvements de chaque élément de leur création, à l'instar des chercheurs qui ont conçu une manette de jeu vidéo ressemblant à un requin de dessin animé.
X-Hinges propose quatre formes au choix : une option personnalisée, un cylindre, un rectangle et un contour fin. Pour recréer l’aspect unique d’une queue de requin, les chercheurs ont conçu leur propre forme. Ils ont ensuite choisi le mode de flexion du jouet, optant pour un mouvement de haut en bas, à la manière d’un joystick. Enfin, le programme a intégré les capteurs et les scientifiques ont imprimé leur dispositif en 3D.
Les chercheurs affirment que la diversité des mouvements des charnières X-Hinges constitue une innovation majeure par rapport aux tentatives précédentes d'impression 3D d'objets du quotidien interactifs. « La plupart des méthodes ne permettent qu'un seul axe de mouvement, souvent en raison d'interférences de signal. X-Hinges permet à votre objet imprimé en 3D de se déplacer selon trois axes », explique Chang. « Au final, vous obtenez un objet dont le mouvement est parfaitement adapté à vos besoins. De plus, le système enregistre simultanément les données de mouvement dans chacune de ces zones, ce qui rend l'objet réactif à différents types d'interactions. »
Cet outil pourrait révéler le potentiel inexploité d'objets en apparence banals. Des objets du quotidien, comme une bouteille d'eau ou une lampe, pourraient devenir des gadgets interactifs. À l'instar d'un chatbot qui utilise une forme d'intelligence numérique pour répondre à nos questions, un objet pourrait exploiter une forme d'intelligence physique pour exécuter une tâche concrète lorsque l'utilisateur interagit avec lui.
Pour l'instant, X-Hinges se heurte à un problème de calibration. À chaque impression 3D, la disposition des composants électriques varie légèrement, si bien que deux appareils d'apparence identique peuvent afficher des relevés de capteurs différents. Ce point est crucial, par exemple pour la fabrication d'un gant de fitness déformable destiné à deux utilisateurs distincts.
Pour y remédier, Chang et Li ont conçu un système de vision par ordinateur capable de recalibrer les sorties afin de les aligner, garantissant ainsi la précision des données pour les deux appareils. Ils espèrent toutefois développer ultérieurement un mécanisme de recalibrage du signal intégré.
Cette ambition trouve son origine dans les recherches de Li : intégrer l'actionnement et la détection directement au sein d'un objet imprimé en 3D, au lieu de les ajouter a posteriori. Il avait déjà conçu des mécanismes imprimés à tendons permettant aux objets de se mouvoir ; avec les charnières en X, il s'intéresse désormais à la détection. La prochaine étape, explique-t-il, consiste à combiner les deux en une seule impression : actionnement et détection naîtraient ainsi simultanément du même processus de fabrication, ouvrant la voie à de nouvelles plateformes physiques pour l'intelligence incarnée et les agents d'IA.
Les chercheurs présenteront leurs travaux lors du symposium ACM sur les logiciels et technologies d'interface utilisateur ( UIST 2026 ) qui se tiendra du 2 au 5 novembre à Detroit.
https://www.csail.mit.edu/news/design-software-reimagines-everyday-objects-self-aware-devices