Un robot logiciel « sans cervelle » navigue dans des environnements complexes grâce à une avancée robotique

Dans le domaine en pleine évolution de la robotique, des chercheurs ont réalisé une avancée majeure : un robot souple qui ne nécessite ni intervention humaine ni informatique pour se déplacer, même dans des environnements complexes. Cette invention s'appuie sur des travaux antérieurs où un robot souple a démontré des compétences de navigation de base dans des labyrinthes plus simples.

Exploiter l’intelligence physique pour la navigation

Jie Yin, l'auteur co-correspondant du étude et professeur agrégé de génie mécanique et aérospatial à la North Carolina State University, a mis en lumière cette avancée :

« Dans nos travaux antérieurs, nous avons démontré que notre robot mou était capable de se frayer un chemin à travers un parcours d'obstacles très simple. Cependant, il était incapable de tourner à moins de rencontrer un obstacle. Cette limitation signifiait que le robot pouvait parfois se retrouver piégé, rebondissant entre des obstacles parallèles.

Il a ajouté : « Nous avons développé un nouveau robot souple capable de tourner tout seul, lui permettant de traverser des labyrinthes tortueux et même de contourner des obstacles mobiles. Tout cela est rendu possible grâce à l'intelligence physique, sans intervention d'un ordinateur. »

Le terme « intelligence physique » désigne le comportement intrinsèque d’objets dynamiques, tels que les robots logiciels, défini par leur conception structurelle et leurs matériaux, plutôt que par une intervention humaine ou informatique externe.

Cette nouvelle génération de robots souples utilise des élastomères à cristaux liquides en forme de ruban. Lorsqu'ils sont placés sur une surface plus chaude que l'air ambiant, plus précisément au-dessus de 55 °C (131 °F), le ruban en contact avec la surface se contracte tandis que la partie exposée reste inchangée. Cet écart déclenche un mouvement de roulement, qui s'accélère avec la température de la surface.

L'innovation par l'asymétrie

La particularité de ce robot réside dans sa conception. Contrairement à son prédécesseur symétrique, la nouvelle version comprend deux moitiés distinctes. Un segment s'étend en ligne droite ressemblant à un ruban torsadé, tandis que l'autre reflète un ruban étroitement enroulé en spirale comme un escalier.

Cette différence de conception fait qu'une extrémité du robot exerce une force plus importante que l'autre, ce qui provoque un mouvement non linéaire. Yao Zhao, premier auteur de l'article et chercheur postdoctoral à l'Université d'État de Caroline du Nord, explique le principe : « Imaginez un gobelet en plastique dont l'ouverture est plus large que sa base. Lorsqu'on le fait rouler, il ne suit pas une trajectoire rectiligne, mais décrit un arc de cercle sur une surface. C'est l'effet de sa conception asymétrique. »

Zhao précise : « Le concept de notre nouveau robot est assez simple : grâce à sa conception asymétrique, il tourne de manière autonome sans contact avec un objet. Ainsi, s'il peut toujours rediriger sa trajectoire lorsqu'il rencontre un objet – une caractéristique lui permettant de traverser des labyrinthes – il ne peut pas rester coincé entre des barrières parallèles. Son mouvement en arc de cercle lui permet de s'en sortir efficacement. »

Les tests effectués sur ce robot ont montré sa capacité à manœuvrer dans des labyrinthes complexes, même ceux aux murs mobiles. De manière impressionnante, il pouvait se faufiler à travers des espaces plus petits que sa propre taille. Ces tests ont été menés sur divers terrains comme des surfaces métalliques et du sable.

Ce travail révolutionnaire introduit une perspective innovante dans la conception de robots souples. Comme le déclare Yin : « Ce travail constitue une nouvelle étape en nous aidant à développer des approches innovantes en matière de conception de robots souples, en particulier pour les applications dans lesquelles les robots souples peuvent exploiter l'énergie thermique de l'environnement. »

À mesure que le monde de la robotique se développe, le potentiel de ces robots logiciels « sans cervelle » dans les applications du monde réel semble illimité.