Des joints et des chiffres moins chers rapprochent la révolution des robots

Le robot humanoïde Atlas, dévoilé l'an dernier par Boston Dynamics, une société rachetée par la suite par Google, est une merveille. Il peut grimper sur les décombres et utiliser des outils électriques. Mais ces capacités ne sont pas bon marché. Atlas a un prix bien supérieur à un million de dollars et consomme environ 15 kilowatts d'électricité lorsqu'il fonctionne, ce qui signifie des factures d'électricité élevées pour son propriétaire et limite son aspect pratique. C'est suffisant pour alimenter un petit pâté de maisons, déclare Alexander Kernbaum, ingénieur de recherche à l'agence de recherche à but non lucratif ISR International . Pour être vraiment pratique, dit-il, Atlas doit être beaucoup plus efficace.

Coup de main : Un nouveau type d'embrayage électrostatique de SRI rend cette conception environ 10 fois moins chère que les mains robotiques précédentes, qui pourraient coûter 35 000 $ ou plus.

Kernbaum fait partie d'une équipe du SRI qui a récemment commencé à travailler sur ce problème dans le cadre d'un contrat avec la DARPA, l'agence de recherche du Pentagone (Atlas lui-même a été construit avec un financement de la DARPA). L'équipe vise à repenser la conception du robot pour préserver ses capacités, mais réduire sa consommation d'énergie d'au moins 20 fois, le mettant à égalité avec un four à micro-ondes.

SRI ne parlera pas de la façon dont cela sera fait. Mais l'approche générale consistera à remplacer l'hydraulique gourmande en énergie qui déplace les articulations d'Atlas par un plus petit nombre de composants électriques plus légers, plus efficaces et moins chers qui peuvent réaliser la même chose.

Repenser les composants utilisés dans les prototypes avancés tels qu'Atlas pour réduire les coûts et la consommation d'énergie est devenu un axe majeur de la recherche en robotique alors que les ingénieurs cherchent enfin à faire sortir ces machines du laboratoire, explique Rich Mahoney, directeur de la robotique de SRI. Nous avons des choses qui sont sur-conçues parce qu'il n'y a pas eu d'impulsion pour un design bon marché et à faible coût, dit-il.

Pendant longtemps, les chercheurs se sont concentrés sur la simple réponse aux questions fondamentales de savoir si des humanoïdes fonctionnels et agiles pouvaient être construits, explique Mahoney. Nous étions dans le domaine « Est-ce possible ? » Il dit que cette question a maintenant trouvé une réponse, le moment est donc venu de réduire les coûts des composants utilisés dans les jambes, les bras et les mains des robots sophistiqués, les rendant abordables pour les petits les entreprises et même les consommateurs. La manipulation n'est tout simplement pas disponible à ce niveau maintenant, dit Mahoney. Mais ça peut l'être. Il dit que des composants moins chers permettraient à des humanoïdes comme Atlas de devenir des outils de sécurité standard dans des endroits comme les plates-formes pétrolières. Au lieu de 'En cas de bris de vitre d'urgence', et il y a une hache, il y aurait un humanoïde.

Doigts agiles : Cette main à trois doigts fabriquée par iRobot peut utiliser ses ongles pour ramasser de petits objets. Il pourrait être fait pour environ 3 000 $ ou moins.

Plus immédiatement, ces avancées pourraient aider un marché que Melonee Wise, PDG et cofondateur de Robotique illimitée , appelle la robotique de service. C'est lorsque vous commencez à regarder le robot effectuer des tâches à l'échelle humaine, dit-elle. Cela signifie devoir détecter et manipuler de manière complexe dans un espace de travail complexe, comme déplacer des canettes dans un réfrigérateur.

L'enfant vedette de ce type de robotique est Baxter, un robot à deux bras et de simples pinces qui peut travailler dans les usines aux côtés des humains (voir Ce robot pourrait transformer la fabrication). La société de Wise fabrique un robot mobile de 35 000 $, appelé URB-1, qui a un seul bras. Comme Baxter, il est destiné à travailler aux côtés de personnes dans des entrepôts et d'autres espaces de travail humains (voir This Might Be the Model T of Workplace Robots ). Baxter et URB-1 peuvent faire beaucoup avec des pinces simples et la technologie de bras d'aujourd'hui, dit Wise. Mais pouvoir utiliser une technologie moins coûteuse ou plus performante serait un coup de pouce majeur pour les robots destinés aux espaces de travail humains.

Plusieurs mains robotiques bon marché ont récemment émergé d'un autre programme DARPA appelé ARM-H. En atteignant une plus grande complexité à moindre coût, ces mains pourraient aider les robots de Baxter ou Unbounded à effectuer de nouvelles tâches. Le fabricant de Roomba, iRobot, a travaillé avec Harvard et Yale pour créer une main à trois doigts qui peut tout faire, de tenir un ballon de basket à ramasser une clé à plat sur une table.

Si elle était fabriquée en quantités de quelques milliers, la main devrait coûter environ 3 000 $, explique Mark Claffee, ingénieur principal en robotique chez je robot , qui fabrique également des robots militaires et de téléprésence. C'est un changement radical, dit Claffee, car le taux actuel pour une main robotique avec des capacités similaires commence à environ 35 000 $.

L'une des façons dont iRobot a réduit les coûts consistait à utiliser du caoutchouc dans les articulations de la main, introduisant une élasticité qui lui permet d'avoir une bonne prise sur quelque chose sans spécifier la position exacte de chaque doigt pour différents objets. Les coûts ont également été réduits en ne donnant à la main que trois doigts. Il est conçu pour que trois chiffres ensemble puissent saisir quelque chose, et deux puissent être opposés pour manipuler des objets plus petits.

Nous pensons que la manipulation va changer la donne, déclare Claffee. Imaginez avoir une plateforme de téléprésence comme notre Ava 500 qui peut un jour ramasser des choses. Il travaille maintenant à appliquer certaines des mêmes techniques de conception utilisées dans le doigt aux bras du robot.

Claffee dit que le travail permettra aux robots de fonctionner dans des environnements beaucoup plus désordonnés que Baxter. Ces robots sont capables mais coûteux et ils sont axés sur les applications industrielles, explique Claffee. Pour toucher les consommateurs, il faut réduire considérablement les coûts, et avoir des manipulations pour des environnements humains beaucoup moins structurés.

SRI a également participé au programme ARM-H et a fabriqué sa propre main robotique à faible coût. Cette main utilise un mécanisme d'embrayage moins cher, plus léger et plus efficace ; il utilise des forces électrostatiques pour verrouiller un joint en place. L'utilisation généralisée des embrayages permet à un seul moteur de contrôler les trois articulations d'un doigt.

Cela pourrait conduire à des solutions de manipulation inférieures à mille dollars, ce qui rend ce type de robotique plus aligné sur le domaine des consommateurs, explique Mahoney, soulignant que de petits robots aériens et terrestres sont déjà disponibles pour les consommateurs, en partie grâce au boom des smartphones. Si Mahoney et d'autres ont raison, des mains et des membres de robots bon marché mais capables pourraient être les prochains à devenir abordables.

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