Ce robot mou « pense » avec ses jambes
infohightech ·
Une équipe de recherche de l'AMOLF a créé un robot souple qui marche, saute et nage, sans cerveau, ni électronique, ni IA. Juste des tubes souples, de l'air et une physique sophistiquée. Les applications futures possibles vont des pilules intelligentes aux technologies spatiales.
L'étude publiée cette semaine dans Science décrit l'un des robots souples les plus rapides et les plus simples à ce jour. Il ne possède ni ordinateur, ni logiciel, ni capteurs. Et pourtant, il se déplace avec une coordination et une autonomie surprenantes, simplement grâce à son corps et à la façon dont il interagit avec le monde.
Comment ça marche ?
Alors, qu'est-ce qui motive vraiment tout cela ? Derrière ce mouvement se cache un principe que vous avez probablement déjà vu, même si vous l'avez peut-être oublié. Pensez à ces danseurs gonflables et bancaux qui s'agitent devant les stations-service. La même physique qui les fait gigoter pourrait bien être la clé de la prochaine génération de robots autonomes.
Regardez un court métrage présentant le comportement de la machine et la physique sous-jacente :
Le chaos se transforme en ordre
Alimentées par un flux d'air continu, chacune des jambes souples et tubulaires du robot se met à osciller, un peu comme ces danseurs tubulaires. Individuellement, chaque jambe ondule de manière aléatoire. Mais lorsque plusieurs d'entre elles sont couplées, un phénomène inattendu se produit : leurs mouvements se synchronisent rapidement, adoptant des allures rythmiques.
« Soudain, l'ordre émerge du chaos », explique Alberto Comoretto, premier auteur. « Il n'y a ni code ni instructions. Les jambes se synchronisent spontanément et le robot décolle. » À l'instar des lucioles clignotant en synchronisme ou des cellules cardiaques pulsant à l'unisson, des mouvements collectifs complexes naissent d'interactions simples.
Et c'est rapide. Lorsqu'un flux d'air est appliqué, le robot atteint 30 longueurs de corps par seconde. En termes relatifs, une Ferrari n'atteint « que » 20 longueurs par seconde. Cette vitesse est bien supérieure à celle des autres robots pneumatiques, qui nécessitent généralement un contrôle centralisé.
Intelligence décentralisée
Plus surprenant encore : la synchronisation s'adapte. Si le robot rencontre un obstacle, il se réoriente. Lorsqu'il passe de la terre à l'eau, sa démarche passe spontanément d'un saut en phase à une nage libre. Ces transitions se produisent sans processeur central ni logique de contrôle. Le mouvement naît du couplage étroit entre le corps et l'environnement.
« En biologie, on observe souvent une intelligence décentralisée similaire », explique le co-auteur Mannus Schomaker. « Les étoiles de mer, par exemple, coordonnent des centaines de pieds tubulaires grâce à la rétroaction locale et à la dynamique corporelle, et non à un cerveau centralisé. »
Cette recherche remet en question l'idée reçue selon laquelle les robots ont besoin de systèmes de contrôle complexes pour adopter un comportement réaliste. « Des objets simples, comme des tubes, peuvent engendrer des comportements complexes et fonctionnels, à condition de comprendre comment exploiter la physique sous-jacente », explique le chercheur principal Bas Overvelde. En fait, Overvelde préfère ne pas le qualifier de robot du tout. « Il n'y a ni cerveau, ni ordinateur. C'est essentiellement une machine. Mais bien conçue, elle peut surpasser de nombreux systèmes robotiques et se comporter comme une créature artificielle. »
Comment cela peut-il être appliqué ?
Les applications futures possibles vont des pilules intelligentes aux technologies spatiales. Des microrobots sûrs, sans microélectronique, peuvent être avalés et libérer des médicaments après avoir atteint le tissu cible de manière autonome. Des exosquelettes robotiques portables se synchronisent avec les pas sans processeur, réduisant ainsi leur consommation d'énergie tout en augmentant la force humaine. Des machines mécaniques autonomes adaptées aux environnements extrêmes comme l'espace, où l'électronique traditionnelle peut tomber en panne. Plus généralement, ces exemples illustrent comment cette recherche ouvre la voie à des systèmes mécaniques se comportant comme s'ils étaient équipés d'un ordinateur, sans en avoir réellement besoin.
Grâce à ces travaux, l'équipe espère inspirer de nouvelles façons de concevoir la robotique : des systèmes plus simples, plus adaptatifs et plus robustes. Non pas grâce au calcul et à l'IA, mais grâce à la physique.