Robot « sans cerveau » en matière de navigation dans des environnements complexes dans la robotique

Dans le domaine en évolution de la robotique, une nouvelle percée a été introduite par des chercheurs : un robot doux qui n’a pas besoin de direction humaine ou informatique pour naviguer même dans des environnements complexes. Cette nouvelle invention s’appuie sur des travaux précédents où un robot doux a démontré des compétences de navigation de base dans des labyrinthes plus simples.

Exploitation de l’intelligence physique pour la navigation

Jie Yin, co-auteur correspondant de l’étude et professeur agrégé de génie mécanique et aérospatial à l’Université d’État de Caroline du Nord, a éclairé cette avancée :

“Dans notre travail précédent, nous avons démontré que notre robot doux était capable de se tordre et de tourner pour traverser un parcours d’obstacles très simple. Cependant, il ne pouvait pas tourner à moins de rencontrer un obstacle. Cette limitation signifiait que le robot pouvait parfois se retrouver piégé, rebondissant d’avant en arrière entre des obstacles parallèles.”

Il a ajouté : “Nous avons développé un nouveau robot doux capable de tourner par lui-même, lui permettant de traverser des labyrinthes sinueux, même en contournant des obstacles mobiles. Tout cela est réalisé en utilisant l’intelligence physique, et non en fonction de la direction d’un ordinateur.”

Le terme “intelligence physique” désigne le comportement intrinsèque des objets dynamiques, tels que les robots doux, défini par leur conception structurelle et leurs matériaux, plutôt que par une intervention humaine ou informatique externe.

Cette nouvelle génération de robots doux utilise des élastomères à cristaux liquides en forme de ruban. Lorsqu’ils sont posés sur une surface plus chaude que l’air ambiant, spécifiquement au-dessus de 55 degrés Celsius (131 degrés Fahrenheit), le ruban en contact avec la surface se contracte tandis que la partie exposée reste inchangée. Cette différence déclenche un mouvement de roulement, qui s’accélère avec la température de la surface.

Innovation à travers l’asymétrie

L’aspect distinctif de ce robot réside dans sa conception. Contrairement à son prédécesseur symétrique, la nouvelle version se compose de deux moitiés distinctes. Un segment s’étend en ligne droite ressemblant à un ruban tordu, tandis que l’autre reflète un ruban enroulé serré en spirale comme un escalier.

Cette déviation dans la conception conduit à une extrémité du robot qui exerce plus de force que l’autre, provoquant un mouvement non linéaire. Yao Zhao, le premier auteur de l’article et chercheur postdoctoral à NC State, explique le principe : “Imaginez un verre en plastique avec une bouche plus large que sa base. Lorsque vous le faites rouler, il ne suit pas une trajectoire droite mais une courbe sur une surface. C’est l’effet de sa conception asymétrique.”

Zhao explique encore : “Le concept derrière notre nouveau robot est assez simple : en raison de sa conception asymétrique, il tourne de manière autonome sans avoir besoin de contact avec un objet. Ainsi, bien qu’il puisse toujours rediriger son chemin lorsqu’il rencontre un objet – un trait qui lui permet de traverser des labyrinthes –, il ne peut pas se retrouver piégé entre des barrières parallèles. Son mouvement en arc lui permet de s’échapper efficacement.”

Les tests sur ce robot ont montré sa capacité à se faufiler à travers des labyrinthes complexes, même ceux avec des murs qui changent. De manière impressionnante, il pouvait se glisser à travers des ouvertures plus petites que sa propre taille. Ces tests ont été effectués sur divers terrains tels que des surfaces métalliques et du sable.

Ce travail révolutionnaire introduit une perspective innovante dans la conception de robots doux. Comme le déclare Yin, “Ce travail est un autre pas en avant pour nous aider à développer des approches innovantes de conception de robots doux – en particulier pour les applications où les robots doux peuvent exploiter l’énergie thermique de l’environnement.”

À mesure que le monde de la robotique grandit, le potentiel de tels robots doux “sans cerveau” dans des applications réelles semble illimité.