Programmation de robots avec des élastiques

Points clés à retenir - Une équipe de Harvard a démontré que les robots peuvent être conçus pour réagir à leur environnement et effectuer des tâches en programmant l’intelligence dans leur structure. - Ils ont créé un robot capable de s'éloigner de manière autonome des obstacles, avec un minimum d'électronique. - L’ouvrage présente une alternative aux systèmes de détection et de contrôle robotiques traditionnels.

Du tri d'objets dans un entrepôt à la navigation dans les meubles tout en passant l'aspirateur, les robots utilisent aujourd'hui des capteurs, des systèmes de contrôle logiciels et des pièces mobiles pour effectuer leurs tâches. Plus la tâche est difficile ou l'environnement complexe, plus les composants électroniques sont encombrants et coûteux.

Les chercheurs en génie mécanique de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) pensent qu'il existe une autre façon de concevoir des robots : programmer les fonctions prévues directement dans la structure physique d'un robot, permettant au robot de réagir à son environnement sans avoir besoin d'une électronique embarquée importante.

Une équipe du laboratoire de Katia Bertoldi , professeure de mécanique appliquée William et Ami Kuan Danoff à la SEAS, a conçu un robot marcheur de démonstration de faisabilité composé de seulement quatre pièces mobiles reliées par des élastiques et propulsé par un moteur. Grâce à la programmation de ses mouvements par le positionnement des élastiques, le robot peut se repérer dans des labyrinthes et éviter les obstacles ; ses mouvements changent uniquement en fonction de la pression exercée par son environnement, sans cerveau électronique. Ils démontrent également que la même programmation mécanique peut être utilisée pour créer un robot capable de trier des objets par masse.

Cette démonstration pourrait susciter de nouvelles recherches sur les principes fondamentaux de la conception robotique, conduisant potentiellement à des robots plus petits et plus simples, capables d’exécuter diverses fonctions.

Publié dans les Actes de l'Académie nationale des sciences , ce travail a été dirigé par Leon Kamp, étudiant diplômé du laboratoire de Bertoldi, dont le deuxième cycle d'études porte sur la pratique critique des médias . Formé en ingénierie et en architecture, Kamp s'est tourné vers la robotique pour concrétiser son intérêt pour la forme, la matière et la mécanique. Il s'est demandé si l'intelligence robotique pouvait être intégrée à la structure grâce à des principes mécaniques.

« Il s’agit en quelque sorte d’une version extrême du principe « la forme suit la fonction », où des fonctionnalités telles que la mémoire, l’adaptabilité et l’intelligence peuvent être activées par la géométrie et les paramètres des matériaux », a déclaré Kamp.

Kamp et ses collègues ont construit leur mécanisme robotique à partir d'une chaîne de blocs de plastique plats reliés par des leviers et des élastiques. L'étirement des élastiques affecte un certain coût énergétique à la rotation de chaque levier. Le mouvement du mécanisme est programmable car il suit l'ordre de rotation le plus économique. En y attachant une jambe, ils ont construit un robot capable d'avancer et de reculer grâce à un moteur unique permettant différentes configurations d'élastiques.

Cette programmation physique permet au robot de détecter et de réagir passivement aux forces de son environnement. Il perçoit son environnement grâce à une paire d'antennes fixées à l'avant. Lorsqu'une antenne rencontre un obstacle, le robot réagit et s'adapte, passant d'une marche droite à un virage. Il peut ainsi se déplacer de manière autonome dans des labyrinthes ou s'éloigner des obstacles.

Dans une autre configuration, le mécanisme peut être utilisé pour trier automatiquement des objets en fonction de leur masse. Dans ce cas, les élastiques servent à « programmer » la prise et le dépôt d'objets à différents endroits, selon des masses ciblées.

Bien que ce mécanisme ne puisse accomplir qu'un nombre limité de tâches simples, le concept pourrait être étendu à des robots capables de se déplacer plus rapidement ou de franchir des obstacles. À l'avenir, de tels robots pourraient être fabriqués à partir de matériaux flexibles, légers et faciles à fabriquer. De telles conceptions pourraient donner naissance à des machines autonomes, physiquement intelligentes et nécessitant moins d'électronique ou de systèmes de contrôle traditionnels pour fonctionner.

https://seas.harvard.edu/news/2025/10/programming-robots-rubber-bands