Analyse sectorielle : Robots humanoïdes – Mains agiles : La conception améliorée de Tesla et le rôle crucial de la détection

Une main habile doit offrir une grande capacité de charge, une perception tactile, une précision de contrôle des mouvements élevée et une mobilité à plusieurs degrés de liberté pour réaliser des opérations diverses et complexes. De ce fait, la main habile représente une technologie de pointe et un élément central dans la conception des robots humanoïdes.

Tesla a doté son robot humanoïde Optimus d'une main articulée à 22 degrés de liberté, soit près du double des 11 degrés de liberté de la génération précédente. Ce progrès significatif permet des mouvements et une manipulation plus précis.

D'après le brevet déposé en 2024, la main de troisième génération de Tesla repose vraisemblablement sur une architecture à tendons, utilisant des réducteurs planétaires, des vis à billes et des câbles. Les moteurs et les vis sont intégrés à l'avant-bras. La rotation du moteur est convertie en mouvement linéaire par la vis, qui actionne ensuite le tendon relié aux os des doigts. Pour compenser la déformation du tendon due aux mouvements du poignet, des ressorts rigides l'entourent, à l'instar des câbles de freins de vélo.

Unitree Robotics est l'un des principaux développeurs de robots humanoïdes en Chine. Ses robots font preuve d'une grande maîtrise des mouvements et d'un excellent équilibre, même si leur main articulée reste en deçà de celle d'Optimus de Tesla en termes de précision et de conception.

Unitree a récemment lancé un projet interne de R&D sur les mains robotisées et recrute activement des ingénieurs en algorithmes d'IA, des ingénieurs mécaniciens et des experts en mécatronique. Cela souligne l'importance stratégique qu'elle accorde à l'amélioration des fonctionnalités des mains robotisées, un atout concurrentiel majeur.

L'intégration des capteurs joue un rôle central dans la manipulation robotique de haute précision. Selon Ziwei Xia et al., les capteurs destinés aux mains robotisées sont classés en capteurs internes et externes. Le traitement sensoriel s'effectue à trois niveaux : planification, contrôle et apprentissage.

Des capteurs internes surveillent la position des articulations, les forces et les couples, fournissant un retour d'information en temps réel pour réduire les erreurs et améliorer la précision des mouvements. Ils sont essentiels pour une actionnement précis dans des environnements dynamiques.

Les capteurs externes comprennent des capteurs de proximité, tactiles et multimodaux. Les capteurs de proximité permettent d'estimer la distance entre la main et l'objet cible lors de la phase d'approche, tandis que les capteurs tactiles fournissent un retour d'information physique sur les forces de contact et les propriétés de l'objet au toucher.

Les premiers capteurs tactiles se concentraient principalement sur la mesure de la force et de la pression. Généralement intégrés au bout des doigts, ils utilisent l'effet piézoélectrique pour détecter des forces multidimensionnelles. Cependant, leur résolution spatiale est souvent limitée et ils peinent à localiser le point de contact.

Pour pallier ce problème, les capteurs tactiles multi-matrices sont devenus de plus en plus courants. Cependant, la plupart d'entre eux sont unimodaux : ils peuvent détecter la pression, mais pas la température, la texture ou d'autres facteurs environnementaux.

C’est là qu’intervient la peau électronique. Des capteurs multimodaux, capables de recueillir une plus grande variété de données, permettent aux robots de percevoir la force, la température, la texture et bien plus encore, à l’instar de la peau humaine. De ce fait, la peau électronique devrait accélérer le déploiement concret de systèmes robotiques performants dans divers secteurs d’activité.