Un algorithme aide les robots à tomber en toute sécurité

Lors d'un grand concours de robotique organisé en juin, plusieurs robots de plusieurs millions de dollars ont eu du mal à effectuer des tâches même simples comme monter un escalier; certains ont même basculé avec ce qui semblait être timing comique impeccable . Mais quelques-unes de ces pratiques amusantes ont causé des dommages dévastateurs aux instruments, moteurs et autres composants des robots.

Un robot Atlas opéré par une équipe de l'Institute for Human & Machine Cognition bascule au DARPA Robotics Challenge.

Heureusement pour ces klutzes de robots, les chercheurs explorent des moyens de permettre aux robots de tomber plus gracieusement et en toute sécurité. Le travail deviendra important à mesure que les robots sont utilisés dans des environnements plus complexes et que les ingénieurs expérimentent des machines qui se déplacent sur des jambes plutôt que sur des roues.

Les chercheurs de Georgia Tech se sont inspirés de la façon dont les gens amortissent une chute en tendant un bras ou une jambe en descendant. Lorsque vous tombez, vous essayez de dissiper de l'énergie, dit Karen Liu , professeur d'informatique à Georgia Tech qui a effectué les travaux avec son étudiant diplômé de l'époque, Sehoon Ha, qui travaille maintenant à Disney Research Pittsburgh. Et chaque fois que vous entrez en contact avec le sol, une partie de cette énergie est dissipée.

Liu et Ha ont mis au point un algorithme qui permet à un robot déséquilibré de déterminer comment contorsionner son corps afin qu'il touche le sol avec moins de force. L'algorithme calcule comment créer un certain nombre de points de contact avec le sol afin de disperser l'élan de la chute.

Lors d'une conférence en Allemagne le mois dernier, la paire Georgia Tech a décrit le test de l'algorithme avec un petit robot humanoïde appelé BioloidGP , et dans les simulations d'un grand humanoïde appelé Atlas . Ce dernier a été développé par une société appelée Dynamique de Boston , qui se spécialise dans la fabrication de machines à pattes avancées et appartient maintenant à Google. Plusieurs équipes impliquées dans l'événement de juin ont utilisé des robots Atlas. Lors de l'événement, appelé le Défi robotique DARPA , des robots télécommandés ont couru pour effectuer une série de tâches, notamment conduire une voiturette de golf, ouvrir une série de portes et faire fonctionner une perceuse électrique.

L'événement DARPA était principalement destiné à simuler les problèmes qu'un robot rencontrerait lors de l'assistance à une centrale nucléaire en détresse, mais il a également mis en évidence les défis restants pour les robots visant à travailler dans à peu près n'importe quel environnement humain normal (voir Pourquoi les robots et les humains ont du mal avec le défi de la DARPA).

Matt De Donato , qui a dirigé une équipe du Worchester Polytechnic Institute lors de l'événement DARPA, a déclaré que la plupart des participants étaient plus concentrés sur le fait de rester debout que sur la recherche de meilleures façons de tomber, en particulier parce que chaque chute entraînait une lourde pénalité de temps. Pour minimiser les dégâts, le robot Atlas opéré par son équipe, en collaboration avec des chercheurs du CMU, éteindrait ses actionneurs et deviendrait mou lorsqu'il détecterait une chute. Mais DeDonato, dont l'équipe a réussi à maintenir le robot debout tout au long de l'événement DARPA, affirme que la zone doit être explorée à mesure que de plus en plus de robots sont commercialisés. Vous êtes assuré de tomber parfois, dit-il.

Marc Raibert, fondateur de Boston Dynamics, qui fait maintenant partie de Google, et pionnier de la robotique à pattes, explique que son équipe a commencé à réfléchir à la manière de protéger un robot qui tombe tout en développant une machine à quatre pattes appelée BigDog. La première idée était d'avoir les membres grippés lorsqu'une chute était détectée. Cela a amené les membres à agir comme de longs leviers qui appliquent de grandes forces aux articulations lorsque les membres frappent le sol, dit-il. Nous avons en fait cassé des jambes du robot, nous avons donc reprogrammé BigDog pour détendre ses articulations lors d'une chute. Tous les robots que nous construisons maintenant font quelque chose comme ça lorsqu'ils détectent qu'ils ont perdu l'équilibre.

Lui dit que son groupe est également intéressé à trouver des moyens pour que les robots évitent de blesser les gens s'ils tombent. Cela pourrait impliquer d'équilibrer de manière à rendre la chute vers une personne plus improbable, dit-elle.

L'approche développée jusqu'à présent est toutefois limitée par les capacités de détection et la puissance de calcul de la plupart des robots. Pour leurs expériences, l'équipe de Georgia Tech a utilisé un accéléromètre dans la tête du robot physique ainsi que des caméras externes de capture de mouvement. Liu note que la complexité du calcul de la meilleure façon de tomber explique pourquoi tant d'animaux, y compris les humains, ont un système nerveux qui réagit automatiquement.

C'est pourquoi nous avons des réflexes, dit Liu. Nous pensons construire quelque chose comme un système nerveux pour les robots.

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