Des chercheurs du Soft Robotics Lab de l'ETH Zurich ont mis au point une main robotique autonome à cinq doigts capable de marcher sur ses propres doigts, de se diriger, de se redresser après une chute et d'interagir avec des objets. Le prototype, qui pèse 818 grammes, intègre sa propre batterie, ses capteurs et son électronique de calcul, ce qui lui permet de se déplacer sans bras ni plateforme mobile externe.
La main repose sur un modèle anthropomorphe disponible dans le commerce, doté de cinq doigts et de vingt articulations actionnées, soit quatre par doigt. Les chercheurs Amirhossein Kazemipour, Hehui Zheng et Robert K. Katzschmann ont ajouté un système embarqué compact comprenant une batterie, des capteurs et du matériel informatique. L'ensemble forme un robot autonome de 818 grammes, sans lien physique avec un opérateur ou un support externe.
Contrairement à un quadrupède classique, la main doit composer avec des doigts aux géométries et aux amplitudes de mouvement différentes, tandis que la paume se trouve naturellement inclinée. Lorsqu'un doigt quitte le sol pour avancer ou manipuler un objet, les autres doivent continuer à équilibrer le poids total du robot. Pour résoudre cette asymétrie, l'équipe a eu recours à l'apprentissage par renforcement, en entraînant des politiques de locomotion en simulation avant de les transférer sur la main physique.
Les résultats dépassent le cadre d'une simple démonstration de laboratoire. La main de l'ETH Zurich s'est déplacée de manière autonome sur quatorze surfaces intérieures et extérieures, notamment de la moquette, du carrelage, une grille métallique, de l'asphalte, de l'herbe, du gravier et de la pierre altérée. Placée volontairement sur le côté, elle a réussi à se remettre debout dans 21 essais sur 25.
Ses doigts peuvent aussi passer de la locomotion à la manipulation. Dans une expérience, le robot s'est maintenu en équilibre tout en appuyant sur les touches fléchées d'un clavier, atteignant correctement 29 cibles sur 32. Il a ensuite utilisé cette compétence pour résoudre des déplacements dans le jeu de puzzle Sokoban. D'autres tests ont demandé à la main d'approcher un petit objet et de le pousser vers une cible, illustrant la manière dont locomotion et manipulation peuvent fonctionner au sein d'un même système.
Cette double fonction constitue le cœur de la recherche. Les mains robotiques conventionnelles arrivent généralement sur une tâche attachées à un bras, lequel peut lui-même nécessiter une plateforme mobile plus grande pour se déplacer. Donner à l'effecteur terminal ses propres moyens de locomotion permet de supprimer une partie de ce matériel et pourrait permettre à un robot plus grand de laisser sa main près d'une zone autrement inaccessible.
Les chercheurs imaginent un système futur dans lequel un robot dépose la main près d'une ouverture étroite ou d'un espace confiné, la laissant ramper de façon indépendante vers une commande ou un objet, accomplir la tâche requise puis revenir pour être récupérée. Ce scénario reste prospectif : les prochaines étapes exigeront une meilleure perception embarquée et une gamme de mouvements plus étendue.
L'expérience reformule déjà une pièce familière de l'anatomie robotique. Plutôt que de concevoir un mécanisme supplémentaire pour transporter la main là où elle doit aller, l'ETH Zurich a simplement appris aux doigts à l'y emmener. Le projet, baptisé « Fingers as legs », a été mené au Soft Robotics Lab de l'ETH Zurich par Amirhossein Kazemipour, Hehui Zheng et Robert K. Katzschmann.