Pourquoi les robots et les humains ont lutté avec le défi de la DARPA

Lorsque certains des robots de sauvetage les plus avancés au monde sont déjoués par rien de plus complexe qu'une poignée de porte, vous avez une bonne idée du défi de rendre nos maisons et nos lieux de travail plus automatisés.

Un robot piloté par une équipe du Florida Institute of Human and Machine Cognition (IHMC) bascule en traversant un terrain accidenté.

Au Défi robotique DARPA , un concours organisé ce week-end en Californie, deux douzaines de robots extrêmement sophistiqués ont fait de leur mieux pour effectuer une série de tâches sur un parcours en plein air, notamment tourner une vanne, monter des marches et ouvrir une porte (voir A Transformer Wins DARPA's $2 Million Défi Robotique). Bien que quelques robots aient réussi à terminer le parcours, d'autres ont saisi l'air, ont marché dans les murs ou se sont simplement renversés comme s'ils étaient vaincus par l'impossibilité pure et simple de tout cela. Dans le même temps, les efforts déployés par les contrôleurs humains pour aider les robots dans leurs tâches peuvent offrir des indices sur la manière dont la collaboration homme-machine pourrait être déployée dans divers autres contextes.

Je pense que c'est l'occasion pour tout le monde de voir à quel point la robotique est vraiment difficile, déclare Mark Raibert, fondateur de Dynamique de Boston , désormais propriété de Google, qui a produit un robot humanoïde extrêmement sophistiqué appelé Atlas (voir 10 Breakthrough Technologies 2014 : Agile Robots ). Plusieurs équipes impliquées dans le DARPA Robotics Challenge ont utilisé des robots Atlas pour participer. D'autres équipes ont apporté des robots qu'ils avaient construits à partir de zéro.

À gauche : le robot de l'équipe du MIT conduit un chariot vers le parcours d'obstacles.

En haut : Le robot gagnant, DRC-Hubo de Corée du Sud, se prépare à tourner une vanne.

Ci-dessus en bas : membres de l'équipe MIT.

Atlas peut s'équilibrer de manière dynamique, ce qui signifie qu'il peut marcher à un rythme soutenu ou rester en équilibre sur une jambe même lorsqu'il est poussé. Même ainsi, la stabilité s'est avérée difficile pour les robots bipèdes lors du défi DARPA lors de manœuvres telles que marcher sur du sable, enjamber des tas de gravats et sortir d'une voiture. Plusieurs des équipes utilisant Atlas ont vu leurs robots s'écraser au sol pendant le concours.

La façon dont de nombreux robots ont eu du mal à saisir les objets et à les utiliser correctement a également mis en évidence les difficultés à perfectionner la vision et la manipulation des machines. Prendre une perceuse électrique et l'utiliser pour percer un trou dans un mur s'est avéré particulièrement difficile pour la plupart des robots. Les capteurs du robot ont du mal à voir les formes avec précision dans le type d'éclairage variable que l'on trouve à l'extérieur, et les mains ou les pinces du robot n'ont pas le toucher délicat et conforme des doigts humains.

Ci-dessus : le Robosimian de JPL coupe un mur à l'aide d'un outil électrique.

À droite : Chimp, un robot de l'Université Carnegie Mellon, fait de même.

Les robots impliqués dans l'événement n'agissaient pas toujours de manière autonome (même s'il était difficile pour les spectateurs de savoir quand ils l'étaient). Le défi a été conçu pour simuler les conditions rencontrées par un robot télécommandé entrant dans une centrale nucléaire, de sorte que les communications ont été étranglées pour simuler les interférences radio. Bien que cela encourageait les équipes à donner une certaine autonomie à leurs machines, il était souvent possible pour un contrôleur humain d'intervenir lorsque les choses tournaient mal.

Les équipes impliquées dans la compétition ont utilisé différents niveaux d'autonomie. L'équipe du MIT, par exemple, a rendu son robot Atlas, appelé Helios, capable d'agir de manière très autonome. Les opérateurs humains de l'équipe pourraient, par exemple, pointer vers une zone qui pourrait contenir un levier, et laisser le robot planifier et exécuter son propre plan d'action. Cependant, ils pourraient également prendre un contrôle plus direct si nécessaire.

En revanche, L'équipe Nimbro de l'Université de Bonn, en Allemagne, a choisi un contrôle plus direct, avec neuf personnes différentes contrôlant le robot lors de différentes tâches (à un moment donné, un membre de l'équipe a enfilé un casque de réalité virtuelle Oculus Rift et a utilisé un système de suivi des gestes pour contrôler le robot) . L'équipe Nimbro a terminé quatrième, avec sept points sur huit, tandis que l'équipe du MIT a terminé septième, avec le même nombre de points mais un temps plus lent.

Les équipes qui ont le mieux performé dans le défi semblaient avoir adopté une approche particulièrement prudente pour mélanger les capacités des robots et des humains. A So Kweon , chercheur principal du système de capteurs en RDC-Hubo, le robot gagnant, de KAIST, une université de recherche en Corée, a cité la collaboration homme-robot comme la clé du succès de son équipe. Ces tâches nécessitent une bonne combinaison d'opérations humaines et de reconnaissance et de compréhension [du robot] de l'environnement, a déclaré Kweon. Nous avons travaillé très dur pour trouver un bon équilibre entre ces deux composants.

À gauche : le chimpanzé se cabre sur ses traces de derrière.

À droite : le robot d'IHMC fait une percée dans le défi du perçage des murs.

L'équipe qui a terminé à la deuxième place, du Institut de Floride sur la cognition humaine et machine , a utilisé une échelle mobile d'automatisation, permettant à un humain de prendre plus de décisions et de contrôler si son robot semblait perplexe, ou si une simulation suggérait que le robot rencontrerait des problèmes en suivant son propre parcours. De telles approches pourraient devenir plus importantes à mesure que davantage de robots collaboratifs sont introduits dans des environnements tels que les usines.

L'équipe de l'Université Carnegie Mellon, qui a terminé troisième, avec huit points, a suivi une approche similaire, selon le chef d'équipe Tony Stentz . Le véritable progrès ici, ce sont les robots et les humains qui travaillent ensemble pour faire quelque chose, a déclaré Stentz. Le robot fait ce à quoi le robot est bon, et l'humain fait ce à quoi l'humain est bon.

Gill Prat , le responsable du programme DARPA qui a organisé le Robotics Challenge, a déclaré qu'il était important de réaliser que le niveau d'automatisation des robots concurrents était encore assez limité, même si leurs actions semblaient parfois étrangement naturelles. Ces choses sont incroyablement stupides, dit-il. Ce ne sont pour la plupart que des marionnettes.

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