Robotique et IA physique
Les ingénieurs s’inspirent de la nature pour créer un robot similaire à un oiseau
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Les ingénieurs Mark Cutkosky et David Lentink, qui ont travaillé dans les laboratoires de l’Université de Stanford avant de rejoindre l’Université de Groningue aux Pays-Bas, ont développé un robot similaire à un oiseau qui peut se poser et transporter des objets.
William Roderick, PhD, était un étudiant en doctorat dans les deux laboratoires.
« Il n’est pas facile d’imiter la façon dont les oiseaux volent et se posent », a déclaré Roderick. « Après des millions d’années d’évolution, ils rendent le décollage et l’atterrissage si faciles, même parmi toute la complexité et la variabilité des branches d’arbre que l’on trouve dans une forêt. »
Les chercheurs ont étudié les robots inspirés de l’animal et les robots aériens inspirés des oiseaux pendant des années, ce qui a conduit au développement du nouveau robot qui se pose.
Le robot a été décrit dans un article publié le 1er décembre dans Science Robotics.
L’appareil est appelé « griffe aérienne inspirée de la nature stéréotypée », ou SNAG. Lorsqu’il est attaché à un drone quadricoptère, le résultat est un robot qui peut voler, se poser sur différentes surfaces et attraper et transporter des objets. Les chercheurs ont utilisé le robot pour comparer différents types d’arrangements de doigts d’oiseaux et pour mesurer les microclimats dans la forêt de l’Oregon.
https://www.youtube.com/watch?v=JEKttzocgwU
Études précédentes avec des perruches
L’équipe a mené des études précédentes avec des oiseaux impliquant des perruches, qui sont la deuxième espèce de perruches la plus petite. Les oiseaux ont été enregistrés par des caméras à haute vitesse alors qu’ils volaient aller et retour entre des perchoirs spéciaux, qui étaient représentés dans différentes tailles et matériaux. Ces perchoirs contenaient des capteurs qui capturaient les forces physiques associées aux oiseaux lorsqu’ils décollaient, atterraient et se posaient.
Roderick est l’auteur principal de l’article.
« Ce qui nous a surpris, c’est qu’ils ont effectué les mêmes manœuvres aériennes, quelle que soit la surface sur laquelle ils atterraient », a déclaré Roderick. « Ils laissent les pieds gérer la variabilité et la complexité de la texture de surface elle-même. » Ce comportement stéréotypé observé dans chaque atterrissage d’oiseau est pourquoi le « S » de SNAG signifie « stéréotypé ».
Structure de SNAG
SNAG est similaire aux perruches dans la façon dont il aborde chaque atterrissage de la même manière. Cependant, en raison de la taille du quadricoptère, SNAG est basé sur les pattes d’un faucon pèlerin. Au lieu d’os, il possède une structure imprimée en 3D, et il a des moteurs et des lignes de pêche comme muscles et tendons.
Chaque patte du robot a son propre moteur qui la déplace d’avant en arrière, ainsi qu’un autre pour la saisie. Un mécanisme dans la patte du robot l’aide à absorber l’énergie d’impact de l’atterrissage, qui est ensuite convertie de manière passive en force de saisie. Cela aide à créer une saisie forte et à haute vitesse qui peut être déclenchée pour se fermer en seulement 20 millisecondes. Les chevilles de SNAG se verrouillent une fois qu’elles se sont enroulées autour d’une branche, et un accéléromètre situé sur le pied droit signale lorsqu’il a atterri, déclenchant un algorithme d’équilibrage pour la stabilisation.
Applications potentielles
Il existe de nombreuses applications potentielles pour un robot comme SNAG, telles que les missions de recherche et de sauvetage et la surveillance des incendies de forêt. Il peut également être attaché à des technologies autres que les drones et être placé aux côtés des oiseaux pour acquérir des connaissances sur la biologie aviaire.
Selon Roderick, l’une des applications les plus prometteuses et les plus excitantes est la recherche environnementale. L’équipe a attaché un capteur de température et d’humidité au robot avant de l’utiliser pour enregistrer le microclimat de l’Oregon.
« Une partie de la motivation sous-jacente de ce travail était de créer des outils que nous pouvons utiliser pour étudier le monde naturel », a déclaré Roderick. « Si nous pouvions avoir un robot qui puisse agir comme un oiseau, cela pourrait débloquer de nouvelles façons de étudier l’environnement. »
Le nouveau robot SNAG jouera sans aucun doute un rôle dans l’amélioration de nos recherches environnementales, en fournissant de nouvelles connaissances qui étaient auparavant inaccessibles.
