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Système Arcadie, Secteur spatial de l'Impérium

Marcher sur deux pieds… un problème qui fait marcher les roboticiens sur la tête !

27 Juillet 2023 , Rédigé par Droopy Publié dans #robots

Lors d’un article précédent, j’ai parlé d’un robot qui marchait. Le robot qui marche est une constante de l’imaginaire collectif. Il existe de très nombreux robots de par le monde… et qui fonctionnent très bien sans marcher. Mais depuis le géant de bronze (Talos) de l’antiquité jusqu’aux robots japonais des années 1970, les robots à notre image ne cessent de nous fasciner. Or la marche est ce qui fait de nous un animal à part. C’est en 1972, que Wabot 1 démontre qu’un robot peut marcher. Dès lors, ce mode de déplacement devient un enjeu de recherche en robotique.

Actuellement, la marche est à la mode en robotique. La population occidentale vieillit. Il faut la remplacer dans les usines et dans les hôpitaux. Mais comme nos infrastructures sont conçues pour des humains, il faut que les robots se déplacent comme des humains. C’est aussi simple que cela. Mais réussir à faire marcher des robots est véritablement complexe. Il faut tenir compte du centre de gravité, de la vitesse acquise et de l’environnement. Pour agir, les animaux utilisent des centaines d’articulations et de muscles. Et chaque erreur… se paye par une chute plus ou moins grave ! Effectivement, lors des tests en laboratoire, les robots sont capables de prouesses spectaculaires. Mais le monde réel est effroyablement plus complexe que les laboratoires … d’où les chutes à répétitions des robots.

Pour que les robots puissent se déplacer en marchant, on cherche à calculer la meilleure trajectoire en fonction des capacités du robots… Ce qui est impossible à faire dans le monde réel où le robot devra s’adapter en fonction de la trajectoire … possible, voire obligée. Puis en fonction de cette trajectoire, on programme le robots en s’assurant que le robot puisse adapter son comportement en fonction de pertubations extérieures … si on arrive à les prévoir. Là encore, on est encore loin du monde réel où les perturbations extérieures sont par définition impossibles à prévoir. Ce n’est que très récemment que l’on dispose d’ordinateurs suffisamment puissants pour pouvoir mettre en place une telle programmation. Si cette technique permet d’avoir des résultats rapidement et de mettre au points les effecteurs (muscles, ossature, tendons … mécaniques ) nécessaires à la marche des robots, elle à l’inconvénient de limiter les robots aux seuls environnements contrôlés (laboratoires).

C’est pourquoi, les robots de Tesla, mais aussi d’autres compagnies semblent si maladroits. Mais les puissances de calculs nécessaires à de tels exploits d’ingénierie sont tout simplement monstrueuses même encore de nos jours. Avec l’apparition d’ordinateurs encore plus puissants, la possibilité d’avoir des robots marcheurs augmente. En attendant, la majorité des robots devront être montés sur des roues ou des chenilles. Une solution bien plus simple, fiable et économique que les robots humanoïdes.

En observant le monde animal (dont les humains font parti ), les chercheurs constatent que la marche suit un modèle dit prédictif. Autrement dit, on planifie de manière inconsciente la marche plusieurs pas à l’avance. Pour cela, il faut pouvoir observer l’environnement, calculer une trajectoire possible en fonction de ses capacités, puis mettre en œuvre cette décision. Là encore, c’est la puissance des ordinateurs qui verrouillait cette capacité. Boston Dynamics, avec son « Atlas » a prouvé que la marche, et les acrobaties, étaient maintenant accessibles aux robots.

Si les résultats d’Atlas sont spectaculaires, c’est le fait d’un robot ultra spécialisé capable seulement de ce mouvoir en captant des ressources informatiques démesurées. La méthode prédictive est intéressante, mais trop gourmande en ressource actuellement. Elle deviendra intéressante lorsque l’on disposera à coût très limité de ressources informatiques beaucoup plus considérables.

Maintenant, les chercheurs s’intéressent à une autre méthode pour faire marcher les robots : « L’apprentissage par renforcement ». Là encore, on s’inspire des humains. Les bébés observent et testent. Au vu du coût des robots, mais aussi des risques (un robot est un engin fragile mais en métal pesant plusieurs dizaines de kilogramme) ; il est hors de question de faire des tests dans le monde réel. Par contre, ils peuvent observer et faire un apprentissage dans une réalité virtuelle. Si les tests en réalité virtuelle sont stupéfiants… dans le monde réel, les rares tests se sont révélés décevants… jusqu’à maintenant. Du coup, on cherche actuellement à faire un mélange de toutes les méthodes existantes. Une telle solution est sans doute ce qui se rapproche le plus de nous. Nous utilisons mémoire, apprentissage et tests pour nous déplacer… et aussi pour faire tout ce que nous faisons…


 

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