Robot adaptable

"Notre vision est celle de robots capables de se débrouiller avec des objets et des environnements inconnus et même, selon les cas, de s'auto-réparer", explique Fumiya Iida, professeur d ? Robotique bio-inspirée à l'Institute of Robotics and Intelligent Systems. Contrairement aux robots actuels, qui ne peuvent généralement exécuter que des t?ches connues, de telles machines intelligentes seraient capables de relever des défis complexes - par exemple lors d'une mission sur Mars ou lors d'opérations de nettoyage dans des endroits comme Fukushima.

Pour s'adapter à l'imprévisible, les machines doivent elles aussi être capables de percevoir activement leur environnement et de s'y adapter. Le groupe d'Iida montre dans sa publication récemment parue dans PLoS One que cela est en principe possible pour les robots. Ils y présentent un robot capable d'examiner de manière autonome la température et l'élasticité d'objets inconnus - avec des outils qu'il fabrique sur place de manière autonome et en version variable.

Un robot construit un outil de mesure avec de la colle chaude

Le robot que les chercheurs ont mis au point fonctionne essentiellement avec une caméra, un algorithme mathématique et une imprimante 3D intégrée qui utilise de la colle chaude, telle que la connaissent les bricoleurs et les amateurs de bricolage. L'imprimante et la caméra sont fixées à un bo?tier métallique qui, comme une tête, peut se déplacer dans n'importe quelle direction à l'aide d'un bras robotisé.

Pour étudier l'élasticité d'un objet inconnu, le robot fabrique de manière autonome des b?tonnets de différentes épaisseurs à partir de colle chaude. Il prend les b?tonnets terminés et les presse par le c?té contre l'objet à examiner. La caméra prend des photos de la courbure du b?tonnet. Le logiciel évalue les images et en déduit l'élasticité de l'objet examiné.

Précision dans différentes plages de mesure

Certes, la méthode de mesure semble à première vue assez compliquée et peu pratique. De plus, le robot ne fournit pas encore de valeurs très précises. Mais le principe est astucieux : en utilisant des b?tonnets de différentes épaisseurs - en principe des instruments tactiles de différentes sensibilités - et en s'adaptant ainsi individuellement à différents objets, le robot peut mesurer l'élasticité d'une éponge aussi précisément que celle d'un bloc d'aluminium. Le robot n'a donc pas le problème des instruments de mesure traditionnels - à savoir que des mesures précises et une grande plage de mesure ne sont pas réalisables en même temps.

Tout aussi flexible qu'il détermine l'élasticité, ce même robot mesure également la température de différents objets. Pour cela, il fabrique des boulettes de colle chaude cylindriques comme outil supplémentaire, les fixe à sa surface de contact et les tient contre son objet d'étude afin que la température de la surface de contact puisse s'adapter à celle-ci. A partir d'une certaine température, les propriétés de la colle chaude changent. Si elle devient liquide au niveau de la zone de contact, le cylindre de colle chaude tombe et le logiciel détermine la température de l'objet à examiner en fonction du moment où cela se produit. Ici aussi, le robot peut affiner les mesures en faisant varier la taille du cylindre et du point de contact.

La nature comme modèle pour les machines

Il n'existe certes aucune application concrète pour ce robot en dehors de la recherche. L'objectif du groupe d'Iida était donc tout autre : montrer qu'il est en principe possible et réalisable de construire des machines "intelligentes" capables d'étudier activement leur environnement et d'adapter de manière autonome la forme de leurs capteurs.

Après ce succès, l'équipe de recherche veut s'attaquer à d'autres sens comme l'ou?e, la vue ou le toucher et développer des capteurs adaptatifs à cet effet. Les chercheurs prennent toujours la nature comme modèle : "Nous essayons d'apprendre de la nature et d'améliorer nos machines avec ses idées", explique Iida. "Les organes sensoriels des hommes et des animaux ont eux aussi adapté leur forme et leur fonctionnement au cours de l'évolution. Et nos yeux et nos oreilles peuvent par exemple s'adapter activement à différentes plages de mesure".

Il faudra encore du temps avant que les capteurs adaptables puissent rivaliser avec les organes sensoriels naturels et être utilisés dans des situations réelles et imprévisibles. En terrain inconnu, les hommes et les animaux surpassent de loin les machines.