Le manchon robotisé souple utilise des poches d'air pour offrir de meilleurs touchers virtuels

Pour qu'un environnement de réalité virtuelle paraisse réel, il est essentiel de pouvoir ressentir la sensation du toucher dans ce monde virtuel. Un manchon spécial pourrait bientôt permettre de mieux le faire, en utilisant de l'air au lieu de moteurs électriques.

Dans la plupart des systèmes de retour haptique que nous avons vus jusqu'à présent, la sensation de toucher est gérée par des réseaux de petits actionneurs de type moteur qui vibrent contre la peau. En fonction de l'intensité, de la durée et de la séquence de ces vibrations, des sensations telles que le tapotement, la caresse ou la pression peuvent être simulées.

Une autre solution consiste à remplacer les moteurs par des poches gonflables en élastomère plus légères, moins complexes et plus économes en énergie . Ces actionneurs pneumatiques simulent le toucher en se gonflant et en se dilatant de manière sélective, tout en appuyant sur la peau.

Pour pouvoir appuyer suffisamment vers le bas, les actionneurs doivent être empêchés de se dilater dans d'autres directions pendant qu'ils sont gonflés. Par conséquent, de tels systèmes sont souvent intégrés dans des exosquelettes relativement volumineux avec des sections rigides qui dirigent l'expansion des poches.

C'est là qu'intervient le système Haptiknit. Il est développé par une équipe de l'Université de Stanford dirigée par le professeur Allison Okamura, en collaboration avec des collègues du MIT.

Le dispositif est actuellement présenté sous la forme d'un prototype de manchon qui intègre un total de huit actionneurs pneumatiques disposés en deux rangées de quatre. Chaque poche peut être gonflée et dégonflée individuellement via un tuyau fin relié à une pompe à batterie portée au bras.

Le corps principal du manchon a été fabriqué à partir de fibres de nylon et de coton tricotées. Des fibres thermoplastiques ont également été utilisées dans les sections circulaires en forme de coupelle qui abritent les actionneurs.

En appliquant de la chaleur sur ces zones une fois le processus de tricotage terminé, les scientifiques ont fait fondre les fibres thermoplastiques, puis les ont rigidifiées en refroidissant. Ces zones ont alors formé des logements rigides pour les actionneurs, qui ont dirigé leur expansion vers le bas, en direction de la peau du porteur.

« L’un des défis de la robotique souple est de savoir comment assembler un matériau dur et un matériau souple, car ils ont tendance à se décoller », explique Allison Okamura. « Mais en intégrant ces fibres dans un tricot, on obtient une transition totalement transparente entre les parties dures et les parties souples, car il s’agit d’un tissu continu. »

Le manchon est alimenté par une pompe portée sur le bras, qui pourrait être miniaturisée dans une version commerciale de la technologie

Dans le cadre d'une évaluation de cette technologie, le manchon Haptiknit et un ensemble similaire de huit actionneurs motorisés ont été testés sur 32 volontaires. Il a été constaté qu'avec le système Haptiknit, les sujets testés étaient mieux à même de déterminer l'emplacement des différents appuis virtuels sur leur bras.

Le manchon a également été utilisé avec succès pour procurer une sensation de caresse virtuelle, en activant séquentiellement les poches l'une après l'autre. De plus, comme les participants ont décrit l'appareil comme étant confortable et facile à utiliser, la technologie pourrait finalement trouver une application au-delà de la réalité virtuelle.

« Que le but soit le divertissement, la communication, la formation ou l'assistance physique, cela amène vraiment ces appareils portables vers des choses que les gens pourraient réellement vouloir utiliser dans leur vie quotidienne », précise Allison Okamura.

La recherche est décrite dans un article récemment publié dans la revue Science Robotics .

Manchon pneumatique haptique tricoté (démonstration à la conférence mondiale sur l'haptique 2023)

https://news.stanford.edu/stories/2024/12/new-knit-haptic-sleeve-simulates-realistic-touch