Les robots autonomes excellent dans les usines et autres espaces artificiels, mais ils luttent avec le hasard de la nature.
Pour aider ces machines à surmonter les terrains accidentés et autres obstacles, Les chercheurs de l'Université de Buffalo se sont tournés vers les castors, termites et autres animaux qui construisent des structures en réponse à de simples signaux environnementaux, au lieu de suivre des plans prédéterminés.
"Quand un castor construit un barrage, il ne suit pas un plan. Au lieu, il réagit à l'eau en mouvement. Il essaie d'empêcher l'eau de couler, " dit Nils Napp, Doctorat., professeur adjoint d'informatique et d'ingénierie à la faculté d'ingénierie et de sciences appliquées de l'UB. "Nous développons un système pour que les robots autonomes se comportent de la même manière. Le robot surveille et modifie en permanence son terrain pour le rendre plus mobile."
Le travail est décrit dans une étude qui sera présentée cette semaine à la conférence Robots:Science and Systems. Le travail pourrait avoir des implications dans les opérations de recherche et de sauvetage, exploration planétaire pour les véhicules de style rover de Mars et d'autres domaines.
Tout est question de maths
Bien que le projet implique des animaux et des robots, son objectif principal est les mathématiques :plus précisément, développer de nouveaux algorithmes - les ensembles de règles dont les machines autonomes ont besoin pour donner un sens à leur environnement et résoudre des problèmes.
Création d'algorithmes pour un robot autonome dans un environnement contrôlé, comme une usine automobile, est relativement simple. Mais c'est beaucoup plus difficile à accomplir dans la nature, où les espaces sont imprévisibles et ont des motifs plus complexes, dit Napp.
Pour résoudre le problème, il étudie la stigmergie, un phénomène biologique qui a été utilisé pour tout expliquer, du comportement des termites et des castors à la popularité de Wikipédia.
Selon la stigmatisation, les nids complexes que construisent les termites ne sont pas le résultat de plans bien définis ou d'une communication profonde. Au lieu, c'est une sorte de coordination indirecte. Initialement, un termite déposera une boule de boue contenant des phéromones à un endroit aléatoire. D'autres termites, attiré par les phéromones, sont plus susceptibles de laisser tomber leurs boules de boue au même endroit. Le comportement conduit finalement à de grands nids de termites.
Les chercheurs ont comparé ce comportement à Wikipédia et à d'autres projets collectifs en ligne. Par exemple, un utilisateur crée une page dans l'encyclopédie en ligne. Un autre utilisateur le modifiera avec des informations supplémentaires. Le processus se poursuit indéfiniment, avec des utilisateurs créant des pages plus complexes.
Test du rover autonome
En utilisant des composants standard, Napp et ses élèves ont équipé un mini-rover d'une caméra, un logiciel personnalisé et un bras robotisé pour soulever et déposer des objets.
Ils ont ensuite créé un terrain accidenté - des roches placées au hasard, des briques et des morceaux de béton cassés pour simuler un environnement après une catastrophe telle qu'une tornade ou un tremblement de terre. L'équipe place également des sacs de fèves de la taille d'une main de différentes tailles autour de la zone sinistrée simulée.
Les chercheurs activent alors le robot, qui utilise les algorithmes développés par Napp pour surveiller et analyser en permanence son environnement. Il ramasse les sacs de fèves et les dépose dans des trous et des interstices entre la roche, brique et béton. Finalement, les sacs forment une rampe, qui permet au robot de surmonter les obstacles et d'atteindre son emplacement cible, une plate-forme plate.
"Dans ce cas, c'est comme un castor utilisant des matériaux à proximité pour construire. Le robot s'inspire de son environnement, et il continuera à modifier son environnement jusqu'à ce qu'il ait créé une rampe, " dit Napp. " Cela signifie qu'il peut corriger les erreurs et réagir aux perturbations; par exemple des chercheurs embêtants qui gâchent des rampes à moitié construites, tout comme les castors qui réparent les fuites dans leurs barrages."
En 10 essais, le robot s'est déplacé de 33 à 170 sacs, créant à chaque fois une rampe qui lui a permis d'atteindre son emplacement cible.
"Comme un animal, le robot peut fonctionner tout seul, et réagir et modifier son environnement en fonction de ses besoins, " dit Napp.