Ingénieurs travaillant sur un robot humanoïde à deux pattes

Les ingénieurs travaillent actuellement au développement d'un robot humanoïde à deux pattes capable d'exercer une force et de pousser contre quelque chose tout en gardant son équilibre. Une équipe du MIT et de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign a réussi à trouver un moyen de contrôler l'équilibre dans un robot téléopéré. Cela jouera un rôle essentiel pour amener les humanoïdes à accomplir des tâches à fort impact dans des environnements difficiles. 

Le robot créé par l'équipe a un "torse et deux jambes usinés". Ils peuvent contrôler le robot à distance par l'intermédiaire d'un humain qui porte un gilet transmettant des informations concernant le mouvement de l'humain et les forces de réaction au sol. 

L'opérateur humain est capable de contrôler la locomotion du robot, et le gilet permet également à l'humain de ressentir les mouvements du robot. Par exemple, l'humain sentira une traction sur le gilet si le robot commence à tomber ou à perdre l'équilibre. Cela permet à l'humain de réajuster et de stabiliser le robot. 

Dans les expériences et les tests qui ont été effectués, les humains ont réussi à maintenir l'équilibre du robot, même s'il sautait et marchait sur place avec l'humain. 

Joao Ramos, un post-doctorant du MIT, a développé la nouvelle approche. 

« C'est comme courir avec un sac à dos lourd : on ressent la dynamique du sac à dos et on peut compenser correctement », explique-t-il. « Maintenant, si on veut ouvrir une porte lourde, l'humain peut ordonner au robot de se projeter sur la porte et de la pousser sans perdre l'équilibre. »

Ramos est actuellement professeur adjoint à l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign, et il a publié l'étude dans Robotique scientifique. Sangbae Kim, professeur agrégé de génie mécanique au MIT, est le co-auteur de l'étude. 

La recherche a également été en partie soutenue par Hon Hai Precision Industry Co, Ltd. et Naver Labs Corporation. 

Travail prioritaire

Kim et Ramos ont précédemment développé le robot à deux pattes HERMES (pour Highly Efficient Robotic Mechanisms and Electromechanical System), et ils ont également travaillé sur des méthodes qui le rendaient capable d'imiter un opérateur via la téléopération. Selon les chercheurs, ce mode de fonctionnement présente des avantages humanistes. 

« Parce que vous avez une personne qui peut apprendre et s'adapter à la volée, un robot peut effectuer des mouvements qu'il n'a jamais pratiqués auparavant [via la téléopération] », explique Ramos.

HERMES était capable de faire certaines actions telles que verser du café dans une tasse, couper du bois avec une hache et utiliser un extincteur pour éteindre un incendie. Ces actions nécessitent l'utilisation du haut du corps du robot, et les algorithmes font correspondre le positionnement des membres du robot avec celui de l'opérateur. Si HERMES a pu réaliser des actions à fort impact, c'est uniquement parce qu'il a été mis en place, ce qui facilite grandement le maintien de l'équilibre. Prendre des mesures aurait probablement entraîné la chute du robot. 

« Nous avons réalisé que pour générer des forces importantes ou déplacer des objets lourds, copier les mouvements ne suffirait pas, car le robot tomberait facilement », explique Kim. « Nous devions reproduire l'équilibre dynamique de l'opérateur. »

Petit Hermès

L'équipe a développé Little HERMES, qui est une version miniature de l'original. Le robot fait environ un tiers de la taille d'un adulte humain moyen. Il a été créé avec un torse et deux jambes, et il a été spécifiquement développé pour tester les actions qui reposent sur le bas du corps, y compris la locomotion et l'équilibre. 

Le petit HERMES utilise la téléopération et l'opérateur porte un gilet qui sert à contrôler le robot. 

Imiter les mouvements de l'humain était une chose, mais imiter l'équilibre est plus difficile. L'équipe a identifié l'équilibre comme contenant deux aspects principaux, le centre de masse d'une personne et son centre de pression. 

Ramos a découvert que l'équilibre d'une personne est déterminé par le centre de masse par rapport au centre de pression. 

Après avoir condensé les données et développé plusieurs modèles, ils ont commencé à effectuer des tests. Ils ont finalement trouvé un modèle à utiliser sur Little HERMES.

Le petit HERMES pouvait être contrôlé à travers le gilet et Ramos pouvait sentir les mouvements du robot. L'un des tests impliquait que Little HERMES soit frappé par un marteau, et Ramos sentit le gilet secouer dans la direction dans laquelle le robot se déplaçait. Alors que Ramos résistait au mouvement, le robot suivait, lui permettant de garder son équilibre et d'éviter de tomber.  

Kim et Ramos prévoient de continuer à travailler sur le développement d'un humanoïde à corps entier. Ils espèrent qu'un jour il sera en mesure d'opérer dans une zone sinistrée, aidant l'aide aux missions de sauvetage. 

"Maintenant, nous pouvons ouvrir des portes lourdes ou soulever ou lancer des objets lourds, avec une bonne communication d'équilibre", dit Kim.