Les chercheurs ont développé un capteur robotique qui utilise des techniques d’intelligence artificielle pour lire le braille à une vitesse environ deux fois supérieure à celle de la plupart des lecteurs humains.
L’équipe de recherche de l’Université de Cambridge a utilisé des algorithmes d’apprentissage automatique pour apprendre à un capteur robotique à parcourir rapidement les lignes de texte en braille. Le robot pouvait lire le braille à 315 mots par minute avec une précision de près de 90 %.
Bien que le lecteur robotique de braille n’ait pas été développé comme une technologie d’assistance, les chercheurs affirment que la haute sensibilité requise pour lire le braille en fait un test idéal pour développer des mains robotiques ou des prothèses ayant une sensibilité comparable à celle du bout des doigts humains. Les résultats sont rapportés dans la revue Lettres IEEE sur la robotique et l’automatisation.
Le bout des doigts humains est extrêmement sensible et nous aide à recueillir des informations sur le monde qui nous entoure. Le bout de nos doigts peut détecter d’infimes changements dans la texture d’un matériau ou nous aider à connaître la force que nous devons utiliser pour saisir un objet : par exemple, ramasser un œuf sans le casser, ou une boule de bowling sans la faire tomber.
Reproduire ce niveau de sensibilité de manière économe en énergie dans une main robotique constitue un défi technique majeur. Dans le laboratoire du professeur Fumiya Iida du département d’ingénierie de Cambridge, les chercheurs développent des solutions pour ces capacités et d’autres qui sont faciles pour les humains mais difficiles pour les robots.
“La douceur du bout des doigts humains est l’une des raisons pour lesquelles nous pouvons saisir les objets avec la bonne pression”, a déclaré Parth Potdar du département d’ingénierie de Cambridge et étudiant au Pembroke College, auteur principal de l’étude. “Pour la robotique, la douceur est une propriété utile, mais vous avez également besoin de beaucoup d’informations de capteurs, et il est difficile d’avoir les deux en même temps, surtout lorsqu’il s’agit de surfaces flexibles ou déformables.”
Le braille est un test idéal pour le « bout du doigt » d’un robot, car la lecture nécessite une sensibilité élevée car les points de chaque motif de lettre représentatif sont très rapprochés. Les chercheurs ont utilisé un capteur disponible dans le commerce pour développer un lecteur robotique de braille qui reproduit plus fidèlement le comportement de lecture humain.
« Les lecteurs robotiques de braille existent déjà, mais ils ne lisent qu’une lettre à la fois, ce qui n’est pas la façon dont les humains lisent », a déclaré le co-auteur David Hardman, également de la Faculté de génie. « Les lecteurs robotiques de braille existants fonctionnent de manière statique : ils touchent un motif de lettre, le lisent, le soulèvent de la surface, le déplacent, l’abaissent jusqu’au motif de lettre suivant, et ainsi de suite. Nous voulons quelque chose de plus réaliste et de bien plus efficace. »
Le capteur robotique utilisé par les chercheurs possède une caméra au « bout du doigt » et lit en utilisant une combinaison des informations de la caméra et des capteurs. “C’est un gros problème pour les roboticiens car de nombreux traitements d’image doivent être effectués pour supprimer le flou de mouvement, ce qui prend du temps et de l’énergie”, a déclaré Potdar.
L’équipe a développé des algorithmes d’apprentissage automatique afin que le robot lecteur puisse « désamorcer » les images avant que le capteur ne tente de reconnaître les lettres. Ils ont entraîné l’algorithme sur une série d’images Braille nettes avec un faux flou. Une fois que l’algorithme a appris à désamorcer les lettres, ils ont utilisé un modèle de vision par ordinateur pour reconnaître et classer chaque caractère.
Une fois les algorithmes intégrés, les chercheurs ont testé leur lecteur en le faisant glisser rapidement sur des rangées de caractères braille. Le lecteur braille robotique était capable de lire 315 mots par minute avec une précision de 87 %, soit deux fois plus rapide et à peu près aussi précis qu’un lecteur braille humain.
“Considérant que nous avons utilisé Fake Blur pour entraîner l’algorithme, il était surprenant de voir à quel point il était précis dans la lecture du braille”, a déclaré Hardman. « Nous avons trouvé un bon compromis entre rapidité et précision, ce qui est également le cas avec les lecteurs humains. »
« La vitesse de lecture du braille est un excellent moyen de mesurer les performances dynamiques des systèmes de capteurs tactiles. Par conséquent, nos résultats pourraient être applicables au-delà du braille à des applications telles que la détection de texture de surface ou le glissement dans la manipulation robotique », a déclaré Potdar.
À l’avenir, les chercheurs espèrent adapter cette technologie à la taille d’une main ou d’une peau humanoïde. La recherche a été financée en partie par le Samsung Global Research Outreach Program.