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18 Avr, 2024

Une main robotisée capable d’effectuer des tâches digitales fines, y compris jouer du piano.

Une main robotisée capable d’effectuer des tâches digitales fines, y compris jouer du piano.

Dean Zadok, doctorant à la faculté d’informatique Henry et Marilyn Taub du Technion – Institut israélien de technologie, a mis au point un système robotique qui pourrait améliorer la vie des personnes amputées. Le système permet déjà aux utilisateurs de jouer du piano et de taper sur un ordinateur, et Dean prévoit d’améliorer encore ses capacités.

« De nombreuses tâches quotidiennes, comme taper à la machine, faire du café ou changer une ampoule, sont très difficiles pour les personnes amputées des mains », explique-t-il. « D’où l’importance des solutions efficaces et conviviales. »

Dean Zadok présente le projet lors de la Journée de la recherche universitaire.

L’un des défis complexes des bras prothétiques robotisés est la capacité d’effectuer des actions plus complexes que la saisie et le déplacement d’objets. Les prothèses existantes peuvent permettre aux utilisateurs, au mieux, de tenir une tasse et d’y boire, mais taper sur un ordinateur ou jouer du piano exige un haut niveau de dextérité.

De ce défi complexe est né un projet sophistiqué, guidé par Dean et trois membres de la faculté du Technion : Le professeur Alon Wolf, expert en robotique et en biomécanique de la faculté de génie mécanique, et les chercheurs de la faculté d’informatique Taub, le professeur Alex Bronstein (apprentissage informatique) et le docteur Oren Salzman (robotique).

La nouvelle technologie est un système robotique basé sur les ultrasons qui lit les mouvements musculaires, permettant des actions précises et sensibles de la main, y compris les mouvements fins des doigts. Le système à ultrasons est fixé à l’avant-bras et interprète les intentions de l’utilisateur sur la base des mouvements musculaires, y compris les gestes complexes et fins.

L’équipe de recherche estime qu’il s’agit d’une avancée significative qui fera considérablement progresser le domaine des prothèses, offrant à de nombreux utilisateurs une meilleure qualité de vie.

Dean Zadok, né à Tel Aviv, a occupé un poste technologique dans l’armée avant d’entamer ses études au Technion. Pendant ses études de premier cycle, il a rejoint l’équipe « Technion Formula », qui développe des voitures de course représentant le Technion dans les championnats de Formule SAE. Avec ses collègues étudiants Amir Biran et Tom Hirshberg, il a développé un « Formula Simulator » pour simuler la conduite d’une voiture autonome de Formule à des fins d’essai.

L’algorithme mis au point par l’équipe permet à la voiture autonome de conduire de manière transparente sur une piste de course invisible, en tenant compte de divers facteurs tels que les conditions météorologiques, l’état de la piste, la vitesse, etc. Le système a été développé sous la direction de Kira Radinsky, professeur invité au Technion, et d’Ashish Kapoor, de Microsoft.

Après avoir obtenu son diplôme de premier cycle, Dean s’est rendu à Seattle pour effectuer un stage dans les laboratoires de recherche de Microsoft. À son retour en Israël, il a entamé des études de maîtrise au Technion. Il s’est porté volontaire et a acquis une grande expérience dans le domaine des prothèses dans le laboratoire du professeur Wolf et à Haifa3D, une organisation à but non lucratif visant à sensibiliser et à acquérir des compétences en matière de création numérique d’objets physiques en 3D à l’aide de l’impression 3D. Il a également visité le Massachusetts Institute of Technology (MIT), où il s’est familiarisé avec la prochaine génération de prothèses robotiques.

« Participer au développement d’une voiture de Formule 1 a été une expérience extraordinaire », dit-il, « mais j’ai toujours voulu mettre mes connaissances au service de la santé humaine ». Les algorithmes trouvent leur application dans de nombreux domaines, et je suis heureux d’avoir pu les mettre au service d’un sujet aussi important que l’amélioration des prothèses pour les personnes qui ont souffert.

Le domaine des prothèses robotiques progresse sur le plan technologique, mais la plupart des prothèses intelligentes reposent actuellement sur des capteurs autocollants fixés sur la peau pour interpréter les signaux musculaires. Selon Dean, « cette technologie est très limitée, et ce que nous proposons est une nouvelle approche basée sur les ultrasons, qui fournit des informations dynamiques en temps réel sur les mouvements musculaires pertinents pour les mouvements de la main et des doigts ».

Au départ, l’équipe a travaillé sur une solution permettant aux utilisateurs de séparer les doigts attachés, mais elle s’est vite rendu compte qu’il y avait un plus grand potentiel : une reconstruction continue des mouvements des doigts basée sur le suivi par ultrasons des muscles de contraction dans la partie inférieure du bras. Cela a conduit au développement d’un système qui permet aux utilisateurs de taper sur un ordinateur et de jouer du piano.

Dean a réalisé cette prouesse lors de son mémoire de maîtrise et a décidé de poursuivre le projet dans le cadre de ses études doctorales. L’été dernier, il a été invité à Londres pour présenter le projet à la conférence internationale sur la robotique et l’automatisation (ICRA) de l’Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE).

Bien que ses réalisations soient déjà impressionnantes, Dean a encore de nombreux objectifs pour l’avenir. L’un d’entre eux consiste à mettre au point un algorithme qui fonctionnera non seulement après un entraînement avec un utilisateur spécifique, mais qui s’adaptera également bien à de nouveaux utilisateurs.

« De nombreuses personnes qui ont perdu une main abandonnent la prothèse après une courte période parce qu’elle est lourde, encombrante et que son efficacité est très limitée », a-t-il déclaré. « Nous essayons de développer des solutions légères, confortables et efficaces. Pour y parvenir, nous devons continuer à améliorer la précision et la force des mouvements ».

La recherche est soutenue par le Conseil européen de la recherche (CER), le ministère de la science et de la technologie, la Fondation scientifique binationale israélo-américaine (BSF), la Fondation David et Lucile Packard et la Fondation de la famille Wein. Les chercheurs remercient Haifa3D pour son soutien.

https://www.technion.ac.il/en/2024/04/give-me-a-hand

https://ieeexplore.ieee.org/document/10160601