Les chercheurs Ekrem Misimi (à gauche) et Sverre Herland avec leur robot appelé Bifrost, qui a récemment établi un record mondial en apprenant à manipuler des objets mous et pliables « tout seul ». Photo : Henriette Louise Krogness

Dites bonjour au robot Bifrost. Grâce à la technologie de l’intelligence artificielle, il utilise ses capacités tactiles pour manipuler des objets souples et pliables sur commande. Bifrost est en fait un champion mondial.

« Malgré l’impression que nous donnent beaucoup d’entre nous les médias, les robots ont encore un long chemin à parcourir avant de pouvoir manipuler avec compétence des objets dits « conformes », déclare Ekrem Misimi, chercheur au SINTEF, organisme de recherche indépendant en Norvège.

Ekrem Misimi estime que des recherches beaucoup plus poussées sont nécessaires avant que cela puisse se concrétiser.

« C’est pourquoi nous sommes fiers d’avoir développé une méthode qui permet aux robots d’apprendre à manipuler ce type d’objets. Il s’agit d’une recherche innovante qui recèle un potentiel d’innovation important », déclare-t-il.

« La technologie actuellement en cours de développement peut avoir de nombreuses applications dans un large éventail de secteurs industriels. Mais en premier lieu dans le secteur alimentaire, où les objets conformes ne manquent pas. »

Une approche basée sur l’IA

Cette nouvelle technologie a vu le jour dans le cadre d’un projet baptisé BIFROST, qui dans la mythologie nordique fait référence à un « pont ». Cependant, l’inspiration de cette méthode est née dans la cuisine, et plus précisément dans les étapes de préparation d’un humble filet de cabillaud pour le dîner.

« Nous connaissons tous ce processus sans vraiment y réfléchir », précise Ekrem Misimi. « Mais si on y réfléchit un peu, on se rend compte qu’on effectue un certain nombre d’opérations différentes sur le congé. Par le passé, les robots n’étaient pas capables d’effectuer de telles tâches, car jusqu’à récemment, ils n’étaient entraînés qu’à saisir des objets rigides et non souples. De plus, il est difficile de faire exécuter à un robot de nouvelles tâches pour lesquelles il n’a pas été entraîné », explique-t-il.

Dans le domaine de l’intelligence artificielle , les robots ont du mal à généraliser, une compétence que les humains maîtrisent parfaitement. Pour y parvenir, les chercheurs ont développé une nouvelle approche basée sur l’intelligence artificielle. Ils entraînent le robot en lui faisant effectuer des tâches similaires à celles qu’il devrait effectuer dans le monde réel. Bien entendu, ces tâches ne concernent pas les filets de morue.

Le robot Bifrost en action. Doté d’un bras articulé, d’un « doigt » prudent et d’une vision artificielle, il parvient à manipuler des objets souples. Il a été entraîné grâce à l’IA et pourrait avoir de nombreuses applications utiles, notamment dans l’industrie alimentaire. Photo : Henriette Louise Krogness.

Les tâches qui prennent du temps sont les plus difficiles

Sur la table se trouve un sac en tissu allongé rempli de riz, imitant ici un filet de morue. Il a la forme d’un « I », mais en réponse à une commande des chercheurs, le robot le transforme en « C ».

« Nous avons ainsi réussi à faire manipuler par le robot un objet tridimensionnel souple sur commande », lance Ekrem Misimi. « En soi, cela ne semble pas très impressionnant. Cependant, le robot n’avait pas encore été entraîné à utiliser cette forme particulière », précise-t-il. 

Ekrem Misimi ajoute qu’il est facile pour les humains d’effectuer des tâches pendant de longues périodes jusqu’à ce qu’ils terminent ce qu’ils ont l’intention de faire, mais c’est beaucoup plus difficile pour un robot.

« Une combinaison d’apprentissage et de perception est essentielle pour qu’un robot puisse accomplir de telles tâches de manipulation. » « Plus une tâche est complexe, plus le robot aura besoin de temps pour apprendre à la réaliser », met en avant Ekrem Misimi. « Et plus cela prend de temps, plus la tâche devient exigeante pour le robot », ajoute-t-il.

De nouvelles opportunités

L’équipe de recherche a récemment publié un article sur cette méthode dans le cadre de la prestigieuse Conférence internationale sur la robotique et l’automatisation (ICRA). L’équipe explique que la manipulation robotique basée sur l’IA offre de nouvelles possibilités qui dépassaient jusqu’à présent notre imagination.

« Ce qui est génial avec cette méthode, c’est que le robot est entraîné exclusivement par simulation », explique Ekrem Misimi.

Les connaissances acquises sont ensuite transférées dans le monde réel, sans formation supplémentaire. C’est une nouveauté totale. Les chercheurs se sont principalement attachés à former les robots à des compétences inspirées de celles des humains.

« D’une certaine manière, nous les aidons à mieux réaliser des tâches qui nécessitent de la dextérité humaine – des tâches qui aujourd’hui ne peuvent être réalisées que par des humains, tant en termes d’apprentissage que de perception », précise Ekrem Misimi.

Le terme perception est utilisé ici pour décrire la capacité à être conscient de ce qui se passe dans notre environnement, de sorte qu’une tâche puisse être planifiée à l’avance puis exécutée. Une combinaison d’apprentissage et de perception est essentielle pour qu’un robot puisse effectuer des tâches de manipulation adroites.

Les manipulations successives sont délicates

Lorsqu’un robot est chargé de manipuler un objet donné, il doit combiner ses capacités visuelles avec sa perception.

« Dans de telles situations, il peut également être nécessaire de travailler pendant un certain temps pour accomplir la tâche », lance Ekrem Misimi. « Pour manipuler l’objet et lui donner une nouvelle forme, le robot doit effectuer de nombreuses actions différentes et, jusqu’à présent, il était difficile d’utiliser des robots pour de telles tâches », dit-il.

Il poursuit en expliquant qu’un robot a généralement besoin de 20 à 60 secondes pour manipuler un objet et lui donner une nouvelle forme, en fonction de la complexité du processus.

« C’est un défi de faire en sorte qu’un robot se concentre sur une tâche pendant une période prolongée, mais nous y sommes parvenus », déclare Ekrem Misimi.

Idéal pour l’industrie alimentaire

La technologie actuellement en cours de développement peut avoir de nombreuses applications dans un large éventail de secteurs industriels.

« Mais surtout dans le secteur alimentaire, et notamment dans celui des produits de la mer, où les objets manipulables ne manquent pas », assure Ekrem Misimi. « C’est important car l’utilisation de robots peut aider la Norvège à maintenir son industrie agroalimentaire et, ce faisant, à promouvoir une alimentation plus durable, locale et de meilleure qualité », ajoute-t-il, avant d’ajouter :

« À un niveau encore plus élevé, les connaissances acquises grâce à ce projet pourraient nous aider à relever certains des défis fondamentaux auxquels nous sommes confrontés dans la robotique moderne. Cela conduira à son tour au développement de nouvelles technologies qui profiteront à la fois au secteur industriel et à la société dans son ensemble. »

L’équipe de recherche a également réussi à perfectionner le robot BIFROST, qui est désormais capable d’effectuer des actions de poussée et de préhension. Cela permet une manipulation encore plus douce des objets et des structures souples.

https://www.sintef.no/en/latest-news/2024/ai-makes-it-possible-to-teach-robots-new-tricks