Crédit :Kottege et al.
Les robots à plusieurs pattes sont capables de naviguer sur une variété de terrains complexes et non structurés. Leurs nombreux degrés de liberté leur permettent d'adapter leur posture de marche pour naviguer dans plusieurs environnements difficiles, y compris les espaces confinés.
Néanmoins, les plates-formes multi-pattes les plus populaires et les plus couramment utilisées ne peuvent pas effectuer cette adaptation de manière autonome. Pour remédier à cette limite, chercheurs au CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation), en collaboration avec l'ETH Zürich, ont récemment mis au point une nouvelle approche qui permet aux robots à pattes de modifier de manière autonome la forme de leur corps en fonction de l'environnement dans lequel ils opèrent.
« Nous menons des recherches sur les robots à pattes et développons nos propres robots à pattes depuis huit ans, " Navinde Kottege, chercheur principal de l'équipe qui a mené l'étude, a déclaré TechXplore. "Ces robots à plusieurs pattes ont de nombreux degrés de liberté (par exemple, Weaver a 30 articulations) leur permettant d'avoir de nombreuses postures différentes lorsqu'ils marchent. Lorsque nous avons déployé nos robots dans des environnements confinés complexes tels que des mines souterraines, les cavités du plafond ou les sous-sols, nous avons réalisé qu'ils devaient changer la configuration de leurs jambes et de leur corps (c'est-à-dire la posture) pour se faufiler dans des espaces étroits, marcher sur des obstacles élevés ou ramper sous des surplombs bas. Cette exigence est ce qui a motivé cette recherche. »
Crédit :Kottege et al.
La récente étude menée par Kottege et ses collègues s'inspire de la robotique douce, proposer une abstraction de boîte englobante déformable du modèle de robot, combinés avec des stratégies de cartographie et de planification. Pour la cartographie, les chercheurs ont utilisé des cartes multi-élévations centrées sur le robot générées par des capteurs de distance montés sur le robot. Pour la planification des chemins, ils ont utilisé un algorithme d'optimisation de trajectoire appelé CHOMP, qui permet de créer des trajectoires fluides tout en évitant les obstacles.
"Les capteurs montés sur le robot, dans ce cas un capteur 3D basé sur une caméra stéréo, fournir un nuage de points 3D du milieu environnant, " dit Kottege. " Essentiellement, il s'agit d'une série de distances entre le robot et divers objets dans son environnement environnant. Ces informations géométriques sont converties en une carte à plusieurs élévations où les sols et les plafonds sont identifiés, informant le robot de l'espace qu'il doit traverser."
L'approche imaginée par Kottege et ses collègues modélise un robot comme une boîte englobante déformable, qui peut se déformer dans ses limites articulaires spécifiques, afin de s'adapter à des espaces étroits. Les chercheurs ont également développé une série d'algorithmes qui permettent à cette représentation déformée de la boîte englobante de correspondre à un ensemble d'angles communs, qui sont ensuite acheminés vers le robot, lui permettant d'adapter de manière autonome sa posture lorsqu'il navigue dans les espaces confinés.
Crédit :Kottege et al.
"Les méthodes que nous avons développées ne sont pas liées à un capteur particulier ou à un robot à pattes particulier, " a expliqué Kottege. " Ces résultats peuvent être appliqués aux données provenant de n'importe quel capteur qui donne un nuage de points 3D de l'environnement (par exemple Lidars, caméras ToF) et tout robot avec suffisamment de degrés de liberté lui permettant d'être modélisé comme une boîte englobante déformable. L'application de ces résultats peut donner aux futurs robots la capacité d'adapter efficacement leurs postures dans des applications du monde réel telles que la recherche et le sauvetage dans une mine effondrée ou à la suite d'un tremblement de terre pour traverser des espaces confinés difficiles et complexes et atteindre les survivants à temps. »
Les chercheurs ont mis en œuvre et évalué leur méthode proposée à la fois dans des simulations et sur le robot hexapode Weaver du CSIRO, qui mesure 33 centimètres de haut et 82 centimètres de large, en marchant normalement. Ils ont pu atteindre la navigation sous 25 centimètres d'obstacles en surplomb, à travers des interstices de 70 centimètres de large et des obstacles de plus de 22 centimètres de haut, dans des espaces de test artificiels et des environnements réalistes, comme un tunnel minier souterrain. À l'avenir, leur modèle pourrait être appliqué aux robots à pattes qui doivent opérer dans les mines, sites de construction, bâtiments endommagés, et d'autres environnements difficiles.
« Nous allons maintenant continuer à travailler sur le développement de robots à pattes robustes et efficaces capables de fonctionner dans des environnements complexes du monde réel ciblant des applications telles que la recherche et le sauvetage, en particulier dans les environnements souterrains sans couverture GPS, " a déclaré Kottege. "C'est un domaine de travail riche en problèmes de recherche allant de la conception de mécanismes, la détection et la perception des robots à la localisation et à la navigation, pour n'en nommer que quelques-uns."
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