Robot bipède combinant marche et vol pour naviguer dans des terrains accidentés

Un robot bipède qui combine la marche et le vol pour créer un nouveau type de locomotion a été développé par des chercheurs de Caltech. Cette nouvelle combinaison permet au robot d’effectuer des mouvements complexes.

Le robot est un mélange entre un robot marcheur et un robot volant, et il s’appelle LEONARDO, ou LEO pour court. Il est capable de marcher sur une corde raide, de sauter et de faire du skateboard.

Le robot a été développé par une équipe du Centre pour les systèmes et technologies autonomes (CAST) de Caltech, et c’est le premier robot à utiliser des jambes à plusieurs articulations et des propulseurs à hélice pour contrôler son équilibre.

La recherche a été publiée le 6 octobre dans Science Robotics.

Soon-Jo Chung est l’auteur principal et professeur Bren d’aérospatiale et de contrôle et de systèmes dynamiques.

“Nous nous sommes inspirés de la nature. Pensez à la façon dont les oiseaux sont capables de battre des ailes et de sauter pour naviguer sur les lignes téléphoniques,” dit Chung. “Un comportement complexe mais intrigant se produit lorsque les oiseaux passent de la marche au vol. Nous voulions comprendre et apprendre de cela.”

“Il y a une similitude entre la façon dont un humain portant un costume de vol contrôle ses jambes et ses pieds lorsqu’il atterrit ou décolle et la façon dont LEO utilise un contrôle synchronisé de propulseurs à hélice et d’articulations de jambes,” ajoute Chung. “Nous voulions étudier l’interface entre la marche et le vol du point de vue de la dynamique et du contrôle.”

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Robots bipèdes

Les robots bipèdes utilisent des mouvements semblables à ceux des humains pour naviguer dans des terrains réels, et ces mouvements peuvent inclure la course ou le saut. Cependant, les terrains accidentés rendent souvent difficile cette navigation. Les robots volants peuvent facilement naviguer dans ces mêmes terrains accidentés en volant au-dessus, mais ils sont également gênés par une consommation d’énergie élevée pendant le vol et une capacité de charge limitée.

Kyunam Kim est un chercheur postdoctoral à Caltech et co-auteur principal de l’article.

“Les robots avec une capacité de locomotion multimodale peuvent se déplacer dans des environnements difficiles plus efficacement que les robots traditionnels en commutant entre leurs moyens de mouvement disponibles. En particulier, LEO vise à combler le fossé entre les deux domaines distincts de la locomotion aérienne et bipède qui ne sont pas généralement entrelacés dans les systèmes robotiques existants,” dit Kim.

Développement d’un mouvement hybride

Les chercheurs ont tenté de contourner cela en s’appuyant sur un mouvement hybride qui se situe entre la marche et le vol. LEO a des jambes légères qui soulagent les propulseurs en supportant une grande partie du poids.

Patrick Spieler est co-auteur principal de l’article.

“En fonction des types d’obstacles qu’il doit traverser, LEO peut choisir d’utiliser soit la marche, soit le vol, soit les deux en fonction des besoins. De plus, LEO est capable d’effectuer des manœuvres de locomotion inhabituelles qui, même chez les humains, nécessitent une maîtrise de l’équilibre, comme marcher sur une corde raide et faire du skateboard,” dit Spieler.

LEO mesure 2,5 pieds de hauteur et a deux jambes avec trois articulations actionnées, ainsi que quatre propulseurs à hélice montés à un angle sur les épaules du robot. Les propulseurs de LEO aident à le maintenir debout lorsqu’il marche, et les actionneurs de jambes changent la position des jambes pour déplacer le centre de gravité du robot vers l’avant, ce qu’il fait en utilisant un contrôleur de marche et de vol synchronisé. Lorsque LEO vole, il fonctionne comme un drone et utilise uniquement les propulseurs.

Elena-Sorina Lupu est une étudiante diplômée à Caltech et co-auteur de l’article.

“Grâce à ses propulseurs, vous pouvez pousser ou pousser LEO avec une grande force sans vraiment le renverser,” dit Lupu.

L’équipe va maintenant tenter d’améliorer les performances de LEO en développant une conception de jambe plus rigide qui puisse supporter plus de poids, et ils vont également tenter d’augmenter la force de poussée des propulseurs. Un autre objectif est de rendre LEO plus autonome et de l’équiper d’un algorithme de contrôle d’atterrissage de drone nouvellement développé.

“Actuellement, LEO utilise des propulseurs pour s’équilibrer lors de la marche, ce qui signifie qu’il utilise l’énergie de manière relativement inefficace. Nous prévoyons d’améliorer la conception de la jambe pour que LEO puisse marcher et s’équilibrer avec un minimum d’aide des propulseurs,” dit Lupu.