Des chercheurs de l'Institut italien de technologie (IIT) ont récemment proposé un formalisme de dynamique couplée et une nouvelle approche pour exploiter les interactions utiles avec les robots humanoïdes. Leur papier, qui a été prépublié sur arXiv, présente également un certain nombre de tâches, des techniques conscientes des partenaires pour le contrôle des robots humanoïdes.

« Les robots évoluent à un rythme rapide, et de nombreux développements récents visent à abattre les clôtures dans lesquelles les robots sont actuellement placés et à les rendre plus sûrs pour interagir physiquement avec l'environnement et les personnes, " Yeshasvi Tirupachuri, l'un des chercheurs qui a mené l'étude, a déclaré TechXplore.

Les robots humanoïdes sont conçus pour ressembler à des humains, incarnant des capacités anthropomorphiques qui leur permettent de s'engager activement avec les environnements humains. En plus de s'assurer qu'ils sont réactifs aux interactions physiques avec les agents externes, cette équipe de chercheurs de l'IIT essaie également de les rendre capables de s'engager activement et d'interagir avec les agents pour atteindre un objectif commun.

"Nous pensons que cette approche de recherche permet à un robot d'être plus débrouillard dans de nombreuses tâches, soit pour assister les humains, soit pour augmenter les capacités humaines, " dit Tirupachuri.

L'Institut italien de technologie (IIT) travaille actuellement sur un projet appelé An.Dy, financé par la Commission européenne, visant à améliorer la collaboration homme-robot et robot-robot. Leurs récents efforts de recherche se sont particulièrement concentrés sur la compréhension et l'exploitation des interactions physiques des robots humanoïdes avec des agents externes.

« Les principaux objectifs de notre étude étaient de formuler un cadre mathématique général, C'est, une langue, à travers lequel un robot peut comprendre ses interactions physiques avec des agents externes, ainsi que de définir comment ces interactions peuvent être exploitées pour toute réalisation de tâche par le robot, " dit Tirupachuri.

Dans leur article récemment publié, les chercheurs ont présenté un formalisme de dynamique couplée et une nouvelle approche pour améliorer les interactions avec les robots humanoïdes, ainsi que de nouvelles tâches, des techniques conscientes des partenaires pour le contrôle des robots humanoïdes.

« Un robot est un système composé de plusieurs corps rigides, " expliqua Tirupachuri. " Les lois de la physique qui régissent un tel système de corps rigides sont encapsulées dans la dynamique du système qui aide à comprendre comment le système évolue dans le temps sous des influences extérieures. En cas d'interaction physique entre plusieurs agents, la dynamique des agents individuels, observé isolément, ne fournira pas suffisamment d'informations pour donner un sens à l'évolution de son système."

Cette limitation est principalement due à la complexité du couplage mécanique lors des interactions physiques d'un robot humanoïde. Selon les chercheurs, pour mieux comprendre ces interactions, ils doivent considérer ensemble la dynamique des deux systèmes en interaction, plutôt que de manière isolée.

"Nous prenons donc en compte la dynamique du système combiné et présentons un formalisme de dynamique couplée à travers lequel la dynamique du robot peut être appréhendée en profondeur sous des interactions physiques avec n'importe quel agent externe, " dit Tirupachuri. " Vers ce but, la dynamique des agents en interaction est également formulée dans un langage mathématique, similaire au système robotique, en utilisant des hypothèses de corps rigide.

Typiquement, des capteurs force-couple sont placés sur un robot humanoïde, lui permettant de donner un sens aux perturbations externes causées par un agent interagissant externe. Les chercheurs, cependant, a décidé de se concentrer spécifiquement sur les efforts déployés par un agent externe tout en s'engageant avec un système robotique.

"L'effort d'un agent est, dans une large mesure, autogérée et autorégulée, même sous des interactions physiques, " expliqua Tirupachuri. " Sous les hypothèses des systèmes de corps rigides, l'effort d'un agent est représenté quantitativement par les couples articulaires. Ainsi, grâce à la dynamique couplée, nos techniques de contrôle permettent au robot de comprendre comment se déroulent les interactions avec un agent externe en termes d'effort de l'agent. Finalement, le robot exploite cet effort s'il est utile pour atteindre un objectif commun."

Contrairement aux efforts antérieurs, donc, l'approche conçue par Tirupachuri et ses collègues vise à améliorer la prise de conscience d'un robot des agents externes avec lesquels il interagit. Leurs recherches pourraient ouvrir la voie au développement de robots humanoïdes plus réactifs et plus performants dans les tâches impliquant des interactions homme-robot.

"Le scénario que nous envisageons implique un humain et un robot humanoïde engagés dans une interaction physique, " Tirupachuri a déclaré. " Ce genre de scénario sera important dans l'environnement de travail futur, où robots et humains collaboreront pour favoriser l'« ergonomie » de l'espace de travail, évitant ainsi des situations dangereuses pour la santé humaine. Dans un tel scénario, l'humain porte une combinaison sensorielle qui exécute un nouvel algorithme développé par notre équipe pour obtenir des informations cinématiques et dynamiques complètes en temps réel de l'humain."

En testant leur cadre de contrôle général sur deux robots humanoïdes iCub, les chercheurs ont rencontré une série de défis qui doivent être relevés de manière adéquate afin de faire avancer le projet.

"Les principales limitations auxquelles nous sommes confrontés sont dues à certains aspects de la conception mécanique actuelle des mains iCub qui ne sont clairement pas capables d'effectuer des prises de force pour s'engager dans une interaction physique prolongée les unes avec les autres, " a déclaré Tirupachuri. " Nous développons actuellement un nouvel engin mécanique pour contourner cette lacune. "

Tirupachuri et ses collègues travaillent maintenant sur un système d'estimation de la dynamique humaine en temps réel. Une fois ce système pleinement développé, ils prévoient de valider davantage leur théorie en réalisant plus d'expériences impliquant un agent humain et un robot humanoïde.

« Nous en sommes également aux premières étapes de la conception expérimentale pour mettre en œuvre notre approche sur un système robotique exosquelette qui aidera un humain à effectuer des tâches aériennes sur une chaîne de montage dans un atelier industriel, " a déclaré Tirupachuri. "Ceci vise à améliorer le confort des humains en fournissant un support ergonomique pour effectuer la tâche à plusieurs reprises."

Finalement, les chercheurs étudient également de nouveaux scénarios d'interaction physique impliquant deux robots, par exemple, transporter des objets ensemble. Ces tâches entraînent des défis supplémentaires, car la conception du contrôle devra tenir compte de la dynamique de l'objet tout en tenant compte de l'autonomie partagée des deux robots pour réaliser la tâche avec succès.

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