La robotique aux cycles 3 et 4

En 1990 se tient à Paris la conférence internationale Simulation of Adaptive Behavior : from animals to animats), à l'initiative du scientifique Jean-Arcady Meyer et de son équipe.

Ils soutiennent une approche animat (terme apparu en 1985, contraction d'animal artificiel). Le but est de concevoir des robots en ne se limitant pas aux connaissances sur l'intelligence artificielle (résolution de problème, logique...) En effet, ce système n'est performant que si un robot évolue dans un environnement stable et déterminé. Il s'agit donc de s'inspirer des animaux et de leurs capacités d'adaptation dans des environnements instables et parfois défavorables. Les robots animats doivent pouvoir modifier leur comportement et s'adapter aux situations grâce à leurs capteurs et leurs actionneurs, ceci en limitant au maximum les interventions humaines.

L'approche animat est donc à la croisée de l'informatique, la robotique et la biologie. L'enjeu est  la capacité d'apprentissage des systèmes robotisés. Les comportements produits par les animats sont de plus en plus complexes (reconnaissance d'objets, navigation, planification, imitation. . .).

Après une quinzaine d'années de recherche, les chercheurs de l'université de Nagoya ont développé MLR III dans les années 2000. Il est la synthèse de deux précédents robots, Brachiator III, robot gibbon qui se déplace en se balançant de « branche en branche », et Gorilla Robot III, robot gorille qui marche à deux ou quatre pattes.

MLR III mesure 1 mètre, pèse 22 kg, possède 12 moteurs et des bras plus long que ses jambes. Ses capteurs visuels lui permettent d'estimer les distances et de de réguler ses balancements.

Il apprend par essai-erreur les bons mouvements de balancement. MLR III est capable de choisir le mode de locomotion le plus adapté à son environnement selon le terrain sur lequel il évolue..

Les serpents se meuvent discrètement, sans efforts visibles et dans de petits espaces, avec une progression rectilinéaire ainsi que des ondulations latérales. Les robots serpents se déplacent par ondulation latérale ou grâce à l'utilisation de chenilles. Téléopérables, ils peuvent explorer des milieux peu accessibles à l'humain, et sont particulièrement adaptés à la robotique d'intervention, par exemple en milieu industriel. Un robot serpent a été envoyé dans le réacteur de la centrale nucléaire après la catastrophe de Fukushima (il a envoyé des images puis a disparu).

• Dès les années 70, le professeur Hirose (Institut de technologie de Tokyo) a travaillé sur des adaptations du principe de locomotion des serpents aux robots. Les robots produits par la suite s'appuient sur ces recherches.

• 1994-2005 : Gavin Miller, chercheur américain, développe les SX, robots serpents à roues avec ondulations latérales.

• 2000 : les ingénieurs de la NASA travaillent sur les robots serpents capables d'explorer des terrains extraterrestres,

• 2004 : l'équipe du professeur Hirose étudie l'utilisation de chenilles, préférables aux roues dans des milieux accidentés : cela donne naissance aux robots Souryu.

• 2004 : l'Institut de technologie de Tokyo conçoit un robot serpent amphibie, ACM-R5. Il est constitué de cylindres tous motorisés ; il se déplace en ondulant grâce à des ailettes ou des roues libres, selon le milieu.

  Gary Haith spécialiste en robotique à la NASA travaillant sur les robots capables d'explorer des terrains extraterrestres,

Les geckos sont des lézards capables d'évoluer sur des surfaces très lisses, grâce à des milliards de poils microscopiques situés à l'extrémité de leurs doigts.

Le premier robot gecko, Stickybot, est développé en 2006 à l'université de Standford. Inspiré du gecko, il a des microcils en caoutchouc au bout de ses pattes et est capable de se déplacer sur des surfaces vitrées verticales.

En 2014, Abigaille III est développé dans le cadre d'un partenariat entre l'Agence spatiale européenne (ESA) et une université canadienne. Des micro-structures aux extrémités des six pattes du robot pourraient lui permettre d'évoluer sur des surfaces extraterrestres, dans des environnements avec des températures ou des pressions très spécifiques.

Depuis 2009, des robots quadrupèdes sont développés par Boston Dynamics en partenariat avec l'armée américaine. Big Dog et ses successeurs se déplacent sur des terrains pentus, et courent en portant des charges importantes. Alphadog (2015) peut transporter jusqu'à 180 kg de matériel et détermine lui même son chemin grâce à un GPS

L'armée américaine a testé ces prototypes pendant 5 ans mais a abandonné leur usage en 2016 car leurs performances sont insuffisantes. Ils ne peuvent à la fois porter une lourde charge et être silencieux, et ne sont pas facilement réparables.

Le laboratoire mouvement et perception du CNRS, à Marseille, s'est inspiré de l'œil à facettes des mouches pour concevoir les systèmes visuels de ses robots volants. Ils utilisent le flux visuel (vitesse de défilement de l'image de ces obstacles sur la rétine) à la place des télémètres lasers habituels pour contourner les obstacles ou de se poser.

Description en ligne sur le site de la Cité des sciences : CurvACE, l'œil artificiel qui fait mouche.