Rencontrez le vainqueur de la Coupe du monde de robotique

Si vous avez l'impression que la récente Coupe du monde de football a été remportée par une belle équipe française qui a triomphé de la Croatie lors d'une finale dramatique, alors vous regardiez le mauvais tournoi.

À peu près au même moment, à l'autre bout du monde à Montréal, un autre tournoi était également en cours. C'était la Coupe du monde de football pour les robots adultes. Et il a été remporté par un robot appelé NimbRo pour la deuxième année consécutive. Sans surprise, NimbRo est allemand et représente une nation avec une longue histoire de prouesses dans le football.

Aujourd'hui, les maîtres de NimbRo décrivent certains des défis auxquels ils ont été confrontés lors de la conception de leur héros électronique. La conception originale était pour la RoboCup 2017 à Nagoya, la première pour les machines de taille adulte. Les travaux suggèrent que si les roboticiens ont fait des progrès significatifs, il existe un énorme potentiel d'amélioration dans les prochaines années.

Repérez le robot : l'équipe gagnante de la Coupe du monde 2017

Tout d'abord, un peu de contexte. RoboCup a commencé en 1997 comme moyen de tester diverses technologies émergentes liées à la robotique, à la vision artificielle, à la planification des tâches, etc.

Mais de nombreux lecteurs se souviendront de tournois dans lesquels les joueurs ont été moins que spectaculaires. Les coupes du monde de robots sont généralement connues pour la démarche maladroite et trébuchante des joueurs, leurs confusions comiques et l'inquiétude de leurs maîtres humains, qui regardent souvent à travers leurs doigts.

Ces robots étaient généralement minuscules, et souvent même pas humanoïdes. Cela est principalement dû à la difficulté d'alimenter et de contrôler les grosses machines, en particulier celles à deux pattes. Et dans tous les cas, marcher, courir et donner des coups de pied avec deux jambes ne sont que quelques-unes des nombreuses tâches que les roboticiens doivent résoudre pour automatiser le football.

Avec les progrès rapides de l'intelligence artificielle et de la robotique depuis lors, il est facile d'imaginer que les machines sont prêtes à maîtriser le football, tout comme elles l'ont fait avec les échecs, Go et un certain nombre de jeux vidéo Atari.

Pas assez. Ces dernières années, des actionneurs plus puissants et plus efficaces ont rendu possible la construction de robots de taille adulte pouvant participer à des compétitions de type Coupe du monde. Entrez NimbRo, un robot à deux pattes construit en moins de six mois pour le tournoi 2017 par Grzegorz Ficht et ses collègues de l'Université de Bonn en Allemagne.

Les robots de taille adulte doivent mesurer entre 130 et 180 centimètres (51 à 71 pouces). NimbRo mesure 135 cm et pèse 18 kilogrammes (près de 40 livres). La compétition elle-même implique une série de matchs contre des adversaires uniques suivis d'une finale dans laquelle le joueur qui marque le plus de buts gagne. Il existe également un ensemble de défis techniques tels que frapper un ballon en mouvement, sauter et se remettre d'une poussée.

NimbRo possède un certain nombre de fonctionnalités qui le rendent particulièrement efficace dans ces tâches. En particulier, il est simple, de sorte que les pièces peuvent être facilement entretenues et remplacées. La structure du robot a été simplifiée autant que possible pour maintenir une faible complexité, mais conserve les fonctionnalités nécessaires pour jouer au football, disent Ficht et co.

L'exosquelette se compose de quelques pièces simples, toutes imprimées en 3D à partir de nylon. En tirant parti de la polyvalence de l'impression 3D, nous avons pu développer en peu de temps un robot humanoïde de taille adulte abordable, personnalisable et hautement performant, explique l'équipe.

La plupart des pièces sont symétriques afin de pouvoir être utilisées à plusieurs endroits. Cela réduit le nombre de pièces de rechange nécessaires.

La vision est assurée par une seule caméra Logitech C905 avec un champ de vision de 150 degrés. Les données sont traitées par un mini PC Intel NUC embarqué. Cela effectue la détection d'objets, la localisation du robot, la planification des tâches et le contrôle de l'actionneur.

Tout cela donne au robot un certain nombre de capacités de jeu de football. Il doit être capable de localiser et d'approcher le ballon, d'éviter les obstacles tels que les autres joueurs, de frapper et de dribbler.

NimbRo fonctionne bien. En cinq matchs, le robot a inscrit 46 buts pour n'en concéder qu'un. C'était en finale contre un robot appelé, plutôt peu flatteur, Sweaty. NimbRo a également récolté 21 points dans les défis techniques, ce qui lui a valu une nette victoire. Lors de la RoboCup 2017 à Nagoya, nos robots ont très bien joué, remportant le tournoi de football AdultSize avec des scores élevés, selon l'équipe. Puis en juin, NimbRo a défendu son titre à Montréal.

C'est un travail intéressant qui montre à quel point les robots ont accompli des tâches relativement complexes. Cependant, il y a beaucoup d'améliorations possibles.

L'équilibre fiable est l'un de ces domaines. Regardez n'importe lequel des jeux et vous remarquerez que chaque robot est suivi de près par un humain dont le travail consiste à l'attraper, si le robot perd son équilibre. Cela arrête les dommages inutiles. Mais la capacité de tomber et de se relever est une compétence cruciale dans tout match de football (et dans de nombreuses autres situations).

Les robots ne se déplacent pas non plus particulièrement rapidement ou couramment. Leur démarche peut être décrite comme un shuffle voûté. Et leurs compétences en football sont au mieux rudimentaires. Ces robots ne font pas le poids face aux humains, quelle que soit leur capacité. (Vous pouvez regarder quelques faits saillants de la Tournoi 2017 ici .)

Et c'est pourquoi il faut s'attendre à une amélioration rapide. Il existe certainement des robots de taille adulte capables de s'équilibrer plus efficacement et de marcher ou de courir avec plus de fluidité, comme quiconque a regardé un Vidéo Boston Dynamics saura.

Des robots comme celui-ci feraient des adversaires bien plus redoutables. Ce n'est qu'une question de temps avant qu'ils ne se rendent sur le terrain de football.

Réf : arxiv.org/abs/1809.04928 : Les robots NimbRo adultes remportent la RoboCup 2017 Humanoid AdultSize Soccer Competitions

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