Quand la science et la fiction se rejoignent

Quand les robots captent leur environnement

InFolio - Llo

Parmi les éléments caractérisant le vivant, l'autonomie fait partie de ceux que les chercheurs veulent faire acquérir aux robots.
La Science-Fiction est riche de robots qui agissent de manière indépendante, tels les droïdes R2D2 et C3PO du film « Star Wars » de George Lucas, autonomes et capables de prendre des décisions. Cette autonomie nécessite, entre autres, la perception de l'environnement interne et externe du robot qui doit donc être muni de capteurs sensoriels (vue, toucher, ouïe, odorat…).

Ainsi, les robots-aspirateurs qui se déplacent dans une pièce ont besoin de reconnaître les limites de la zone dans laquelle ils doivent fonctionner. Pour se repérer dans l'espace, ces aspirateurs fonctionnent soit par odométrie qui sert à estimer la position du robot dans l'espace en fonction du nombre de tours et du mouvement des roues ; soit par télémétrie qui calcule ou mesure la distance d'un objet lointain ; ou soit par des systèmes tactiles qui leur permettent de reconnaître le fait qu'ils ont cogné dans un obstacle.

La capacité de cartographier leur espace peut être employée de manière plus aisée, pour des robots évoluant toujours dans un même environnement bien défini. C'est ainsi que fonctionne le robot d'accueil proposé en 2007 par Hitashi, EMIEW2 [1], qui se déplace dans un bâtiment pour y guider des gens grâce à une cartographie qu'il peut établir lui même. Il possède également un radar pour contourner les obstacles nouveaux.

La perception dans le but de permettre l'adaptation au terrain et à l'environnement est l'un des problèmes récurrents pour tous les robots amenés à se déplacer. Pour ce qui concerne le sens de la vue, comme on vient de le constater nombre de robots sont déjà équipés de caméras ou de radars, certains même sont capables de se reconnaître dans un miroir. C'est ce que sait faire le robot COG [2] du MIT présenté en 1991. Il est de plus capable d'interagir avec son environnement de manière relativement poussée car il voit, entend, reconnaît des visages, suit des objets en mouvement, réagit au son et à la lumière.

Mais le sens tactile est plus complexe à mettre en œuvre car il est composé non pas de un mais de millions de "capteurs". Gérer tout ces capteurs est très complexe d'autant plus que la complexité de l'information qui en provient est dense, entre les nuances de pression faible ou forte et les nuances de sensation de douleur...

C'est la compréhension du sens tactile et son impact dans la perception de son environnement chez l'homme qui étaye les améliorations apportées sur les systèmes et programmes équipant les robots, ce qui explique l'utilité des recherches effectuées dans ce sens dans le programme HuPer (HUman PERception) du CNRS [3].

Ce sens tactile et son usage pour une reconnaissance de terrain est bien décrit dans « La guerre des Mondes  » de H. G. Wells (1898), comme dans cet extrait faisant intervenir une « Machine à Mains » :

« J'eus l'espoir que le tentacule ne serait pas assez long pour m'atteindre ; il passa, raclant légèrement la porte de la soute. Ce fut un siècle d'attente presque intolérable, puis j'entendis remuer le loquet. Il avait trouvé la porte ! Le Martien comprenait les serrures !

Il ferrailla un instant et la porte s'ouvrit.

Des ténèbres où j'étais, je pouvais juste apercevoir l'objet, ressemblant à une trompe d'éléphant plus qu'à autre chose, s'agitant de mon côté, touchant et examinant le mur, le charbon, le bois, le plancher. »

Par ailleurs, en 2006, un laboratoire du Nebraska a mis au point un système basé sur l'optique pour simuler le sens tactile [4] [5] : un film fin de matériaux piezoluminescent (qui émet de la lumière quand une pression est exercée sur lui) est couplé à une caméra qui visualise l'émission lumineuse. Plus la pression est forte, plus la lumière émise est intense. Cela permet de reconnaître si un matériau est mou ou dur et ressentir les reliefs qui sont à sa surface et trouve des applications par exemple en médecine pour toucher là où les chirurgiens n'ont pas accès avec leurs propres doigts.

Mais la simple perception des choses ne permet pas nécessairement d'être autonome. Il existe bien des petites plantes appelées sensitives (mimosa pudica) dont le magnifique feuillage épanoui se referme si un courant d'air trop fort le frôle ou si on le touche. C'est sur le même phénomène que la grande gueule verte de certaines plantes carnivores se referme. Des cellules situées aux articulations se vident de leur eau par réaction au contact (thigmonastie). Ça n'en reste pas moins des plantes vertes.

---

[1] http://bouillondecultures.blogspot.com/2007/11/hitachi-presente-son-nouveau-robot.html

[2] http://www.ai.mit.edu/projects/humanoid-robotics-group/cog/overview.html

[3] http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosrob/accueil/decouvrir/imiter/perception.html

[4] http://www.generation-nt.com/commenter/robots-capteurs-sensation-toucher-actualite-14391.html

[5] http://www.voanews.com/english/archive/2006-06/2006-06-12-voa47.cfm

Comments

[Sébastien]

Ooooh mais ils servent... Je les trouve très synthétiques et très enrichissants. Merci à vous deux pour vos prouesses mécaniques.

[llo]

merci aussi véron :) ravie de voir que ces articles servent à quelqu'un :)

[InFolio]

merci véron.

[véron]

ce "petit" article met de l'ordre dans mes connaissances et éclairci quelques zones d'ombres . Très agréable , clair et net .
si en plus on peut espérer une suite en décembre ....

[InFolio]

Le rien llo :) On a du pain sur la planche avec celui de décembre :)