Le premier robot à pattes qui se déplace sans GPS
Publié par Adrien le 15/02/2019 à 08:00
Source: CNRS
S'inspirant de la fourmi du désert réputée pour être une extraordinaire navigatrice solitaire, des chercheurs du CNRS et d'Aix-Marseille Université, à l'Institut des sciences du mouvement - Étienne Jules Marey (ISM), ont conçu le premier robot (Un robot est un dispositif mécatronique (alliant mécanique, électronique et informatique) accomplissant automatiquement soit des tâches qui sont...) à pattes capable de se déplacer sans GPS: AntBot peut ainsi explorer son environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend actuellement à...) de manière aléatoire et rentrer à la maison (Une maison est un bâtiment de taille moyenne destiné à l'habitation d'une famille, voire de plusieurs, sans être considérée comme un...) automatiquement, sans GPS, ni cartographie (La cartographie désigne la réalisation et l'étude des cartes géographiques. Le principe majeur de la cartographie est la représentation de données sur un support réduit représentant...). Son secret: une boussole (Une boussole est un instrument de navigation constitué d’une aiguille magnétisée qui s’aligne sur le champ magnétique de la Terre. Elle indique ainsi le nord...) céleste sensible à la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement liée...) polarisée du ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.). Ces travaux, publiés le 13 février 2019 dans Science Robotics, permettent d'imaginer de nouvelles stratégies de navigation (La navigation est la science et l'ensemble des techniques qui permettent de :) pour le véhicule (Un véhicule est un engin mobile, qui permet de déplacer des personnes ou des charges d'un point à un autre.) autonome et la robotique de demain.


© Julien Dupeyroux, ISM (CNRS/AMU)

Notre oeil est insensible à la lumière polarisée et au rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la lumière visible et celle des rayons X.), mais ce n'est pas le cas des fourmis qui s'en servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) pour se repérer dans l'espace. La fourmi du désert (Le mot désert désigne aujourd’hui une zone stérile ou peu propice à la vie, en raison du sol impropre, ou de la faiblesse des précipitations (moins de 250 mm par an).) Cataglyphis, en particulier, est capable de parcourir, en pleine journée, plusieurs centaines de mètres dans le désert pour trouver de la nourriture, puis de retourner en ligne droite jusqu'à son nid (Le nid désigne généralement la structure construite par les oiseaux pour contenir leurs œufs et fournir un premier abri à leur progéniture. Les nids sont généralement fabriqués...), sans se perdre. Impossible pour elle d'utiliser des phéromones: elle sort à un moment où la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du...) en brûlerait la moindre goutte. Son extraordinaire talent de navigatrice repose sur deux informations: le cap mesuré grâce à une sorte de "boussole solaire", qui lui permet de s'orienter en utilisant la lumière polarisée du ciel, et la distance parcourue, mesurée en comptant simplement ses pas et en intégrant la vitesse (On distingue :) de défilement par rapport au sol mesurée optiquement par son oeil. Distance et cap sont deux informations primordiales qui, une fois combinées, lui permettent de rentrer sans encombre au nid.

AntBot, le tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) nouveau robot conçu par des chercheurs CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) et Aix-Marseille Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment où les...) (AMU) à l'ISM, reproduit les exceptionnelles capacités de navigation de la fourmi du désert. Il est ainsi équipé d'un compas optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) permettant de déterminer son cap grâce à la lumière polarisée, et d'un capteur (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension...) de défilement optique dirigé vers le sol pour mesurer sa distance parcourue. Fort de ces informations, AntBot s'est révélé capable, telle la fourmi du désert, d'explorer son environnement et de revenir par ses propres moyens à sa base, avec une précision atteignant 1 cm après avoir parcouru une distance totale de 14 mètres. Pesant seulement 2,3 kg, ce robot est doté de six pattes ce qui lui assure une mobilité accrue, lui permettant de se mouvoir dans des environnements complexes, précisément là où le déploiement de robots à roues (La roue est un organe ou pièce mécanique de forme circulaire tournant autour d'un axe passant par son centre.) et de drones peut s'avérer compliqué (zones sinistrées, terrains accidentés, exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.) de sols extra-terrestres, etc.).

Le compas optique développé par les scientifiques est sensible aux rayons ultraviolets polarisés du ciel. Grâce à cette "boussole céleste", AntBot mesure son cap avec une précision de 0,4° par temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) clair ou nuageux. La précision de navigation atteinte avec des capteurs minimalistes prouve la capacité d'innovation de la robotique bio-inspirée qui permet ici de faire d'une pierre trois coups: apporter de nouvelles connaissances sur la navigation de la fourmi du désert, en testant grâce à AntBot plusieurs modèles imaginés par les biologistes pour mimer cet animal (Un animal (du latin animus, esprit, ou principe vital) est, selon la classification classique, un être vivant hétérotrophe, c’est-à-dire qu’il se nourrit de...), développer un robot inédit, et concevoir de nouveaux capteurs optiques innovants et non-conventionnels. Avant de potentielles applications en robotique aérienne ou dans l'industrie automobile (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre de personnes ou de marchandises, elle est équipée en conséquence....) par exemple, reste désormais à franchir de nouvelles étapes, comme celle de faire fonctionner ce robot de nuit ou sur une distance plus longue.

Ces travaux ont notamment bénéficié du soutien de la Direction générale de l'armement, du CNRS, d'AMU, de la région Provence-Alpes-Côte d'Azur et de l'ANR dans le cadre du projet Equipex/Robotex.


Bibliographie

AntBot: a six-legged walking robot able to home like desert ants in outdoor environments. J. Dupeyroux, J. R. Serres et S. Viollet. Science Robotics, le 13 février 2019.
https://doi.org/10.1126/scirobotics.aau0307
Page générée en 0.557 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique