Le gant de données a du potentiel dans la langue des signes et les applications homme-robot

Dans une étude publiée dans polymères, les chercheurs ont proposé un gant de données gérable, peu coûteux et structurellement robuste avec une fonction d’auto-étalonnage et un mécanisme de détection simple basé sur un capteur à fibre optique multiplexé avec distribution spatiale. En raison de sa sensibilité et de son adaptabilité élevées, le gant de données aura des applications potentielles dans la télémédecine, la reconnaissance du langage des signes et l’interaction homme-robot.

Étude: Gant de données à auto-étalonnage économique basé sur un capteur à fibre optique flexible multiplexé par répartition dans l’espace. Crédit image : Tutatamafilm/Shutterstock.com

Que sont les gants de données ?

Un gant de données est un dispositif portable, interactif, semblable à un gant, qui permet un contrôle de détection délicat et tactile en robotique. La technologie portable flexible basée sur l’électronique s’est considérablement développée au cours des 20 dernières années, et le gant de données en fait partie.

Les gants de données populaires dans les applications de réalité virtuelle (VR) sont devenus de plus en plus populaires. L’interface naturelle du gant de données avec les humains améliore le fonctionnement du système des applications robotiques et est utile dans de nombreux autres domaines.

Les gants de données sont de plus en plus utilisés dans le contrôle robotique et le contrôle à distance, le divertissement et le sport dans les systèmes de réalité virtuelle, la formation chirurgicale pour les applications médicales et la détection du langage des signes.

Limites de la technologie actuelle des gants de données

Les technologies portables telles que les gants de données ont encore plusieurs obstacles à surmonter avant de pouvoir être largement promues et intégrées dans la vie quotidienne. Par exemple, le manque de capteurs tractables avec des performances de détection supérieures, le besoin d’équipements externes lourds et coûteux et l’absence de sortie en temps réel peuvent entraîner une mauvaise qualité du signal et une expérience utilisateur peu conviviale, limitant les applications futures.

La sélection du bon matériau de base souple pour répondre aux fonctionnalités d’extensibilité, de flexibilité et de capacité de torsion est un défi pour la conception de capteurs flexibles.

Les matériaux à base de fibres sont récemment devenus privilégiés pour la fabrication de capteurs flexibles dans les gadgets portables. Au lieu d’assemblages de blocs ou de films, des matériaux à base de fibres peuvent être développés sous différentes formes et montés sur des textiles portables, offrant une flexibilité et un confort supérieurs.

Cependant, la production de fibres est souvent coûteuse, longue et nocive pour l’environnement. Par conséquent, il est essentiel de développer des dispositifs portables intelligents et faciles à utiliser, produisant des capteurs gérables et peu coûteux avec une réponse rapide, une super stabilité et une sensibilité élevée.

Utilisation de la fibre optique et du capteur multiplexé par division spatiale pour augmenter la flexibilité et la sensibilité du gant de données

Les chercheurs ont adopté une méthode stable, simple, contrôlable et économique pour concevoir des fibres optiques flexibles aux propriétés extensibles et ajustables.

Cinq fibres flexibles ont été intégrées à la caméra et attachées au gant à l’aide d’une technique de détection de fibres multiplex rapide et efficace avec distribution spatiale. Cela réduisait l’espace et le poids occupés par une section de démodulation de signal et supprimait les signaux de diaphonie entre les capteurs à fibre optique.

Le capteur à fibre souple mesure la perte optique totale du doigt lors de la transmission pour quantifier la déformation de la fibre optique. C’est pourquoi il est essentiel de choisir la bonne source de lumière.

La structure primaire était stable et la fibre n’était pas mélangée à des composants métalliques supplémentaires. Le capteur peut être facilement fixé à la surface d’un gant textile typique.

La fonction d’auto-étalonnage permet d’adapter le gant de données aux préférences de l’utilisateur, une exigence essentielle pour les appareils portables.

Conclusions importantes de l’étude

La fibre de caoutchouc de silicone flexible d’ingénierie a une excellente stabilité, répétabilité et sensibilité à la déformation en flexion, en torsion et en traction. Lorsque la fibre est étirée 50 fois dans la plage d’allongement de 0 à 50 %, la perte optique dans la plage de température de 20 à 50 °C est inférieure à 10 %.

La perte optique produite par la fibre à 100 cycles de courbure est inférieure à 4 % à des angles compris entre 0° et 120°.

Le composant de détection basé sur une caméra et un algorithme peut collecter et analyser des informations en temps réel de manière compacte et efficace. De plus, le capteur peut être facilement fixé à la surface d’un gant textile standard, permettant d’adapter la taille du gant de données au type de gant textile.

Le gant de données peut également s’adapter automatiquement à différentes tailles de main et tendances de flexion lorsqu’il est utilisé avec une fonction d’auto-étalonnage qui peut augmenter la précision de la collecte de données. Le gant de données a identifié et enregistré avec succès chaque mouvement pendant le test de capture de geste.

Le manipulateur est capable d’effectuer rapidement la même action. Le gant de données peut suivre avec précision et succès le mouvement des articulations des doigts en temps réel.

Le gant de données adaptable et réglable utilise des méthodes de fabrication simplifiées et des composants de capteurs largement disponibles pour capturer les gestes et suivre les mouvements des articulations en temps réel à un prix abordable. Cela élargirait considérablement les applications des gants de données dans la télémédecine, la réalité virtuelle, le suivi des mouvements et l’interaction homme-robot.

Au fur et à mesure que l’IA progresse, les gants de données devraient trouver des applications de plus en plus utiles.

Référence

Yu, H., Zheng, D., Liu, Y., Chen, S., Wang, X. et Peng, W. (2022). Gant de données à auto-étalonnage économique basé sur un capteur à fibre optique flexible multiplexé par division spatiale. polymères.

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