Les ingénieurs travaillent sur un robot humanoïde à deux jambes

Les ingénieurs travaillent actuellement sur le développement d’un robot humanoïde à deux jambes 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 trouvé un moyen de contrôler l’équilibre d’un robot téléopéré. Cela jouera un rôle crucial pour permettre aux humanoïdes d’accomplir des tâches à haute intensité dans des environnements difficiles.

Le robot créé par l’équipe a un “torse usiné et deux jambes”. Ils peuvent contrôler le robot à distance grâce à un humain qui porte un gilet transmettant des informations sur le mouvement et les forces de réaction au sol de l’humain.

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

Lors des expériences et des tests qui ont été effectués, les humains ont pu maintenir avec succès l’équilibre du robot, même lorsqu’il sautait et marchait sur place avec l’humain.

Joao Ramos, un postdoc du MIT, a développé la nouvelle approche.

“C’est comme courir avec un sac à dos lourd – vous pouvez sentir comment la dynamique du sac à dos se déplace autour de vous, et vous pouvez compenser correctement”, dit-il. “Maintenant, si vous voulez ouvrir une porte lourde, l’humain peut commander au robot de se jeter contre la porte et de la pousser ouverte, 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 Science Robotics. Sangbae Kim, professeur associé de génie mécanique au MIT, est le co-auteur de l’étude.

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

Travaux antérieurs

Kim et Ramos ont précédemment développé le robot à deux jambes HERMES (pour Highly Efficient Robotic Mechanisms and Electromechanical System), et ils ont également travaillé sur des méthodes qui ont permis de le faire imiter un opérateur via la téléopération. Selon les chercheurs, cette méthode d’opération présente des avantages humains.

“Parce que vous avez une personne qui peut apprendre et s’adapter en vol, un robot peut effectuer des mouvements qu’il n’a jamais pratiqués auparavant [via la téléopération]”, dit Ramos.

HERMES a pu effectuer 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 corps supérieur du robot, et les algorithmes font correspondre la position des membres du robot avec celle de l’opérateur. La seule raison pour laquelle HERMES a pu effectuer des actions à haute intensité était qu’il était fixé en place, ce qui facilite grandement le maintien de l’équilibre. Faire des pas aurait probablement fait tomber le robot.

“Nous nous sommes rendu compte que pour générer des forces élevées ou déplacer des objets lourds, simplement copier les mouvements ne suffirait pas, car le robot tomberait facilement”, dit Kim. “Nous devions copier l’équilibre dynamique de l’opérateur.”

Little Hermes

L’équipe a développé Little HERMES, une version miniature de l’original. Le robot est d’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 des actions qui reposent sur le bas du corps, notamment la locomotion et l’équilibre.

Little HERMES utilise la téléopération, et l’opérateur porte un gilet qui est utilisé pour 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 constaté 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.

Little HERMES a pu être contrôlé via le gilet, et Ramos a pu ressentir les mouvements du robot. L’un des tests consistait à frapper Little HERMES avec un marteau, et Ramos a senti le gilet se déplacer dans la direction où le robot bougeait. Lorsque Ramos a résisté au mouvement, le robot a suivi, lui permettant de maintenir son équilibre et d’éviter de tomber.

Kim et Ramos prévoient de continuer à travailler sur le développement d’un humanoïde à corps complet. Ils espèrent qu’un jour, il pourra opérer dans une zone sinistrée, aidant ainsi les missions de sauvetage.

“Maintenant, nous pouvons ouvrir des portes lourdes ou soulever des objets lourds, avec une communication d’équilibre appropriée”, dit Kim.