On dirait un oursin, mais cette étrange machine à 20 pattes redéfinit les capacités des robots.
Crédit : Science Robotics (2026). DOI : 10.1126/scirobotics.aec1725
La symétrie est omniprésente dans la nature, de la forme bilatérale des vertébrés à la géométrie radiale des étoiles de mer. Depuis des décennies, les roboticiens tentent de reproduire ces formes et leurs capacités avec des corps ressemblant à des humains, des chiens ou des insectes. Des roboticiens de l’université Duke affirment que ce qui compte vraiment pour un robot, ce n’est pas son apparence, mais sa capacité à agir de manière uniforme dans toutes les dimensions de l’espace. Guidée par ce principe, l’équipe a simulé plus de 1 500 configurations de robots pour parvenir à une conception proche de leur potentiel maximal théorique.
Le résultat est Argus : un robot sans avant ni arrière, doté de 20 pattes télescopiques modulaires rayonnant depuis un noyau central, chacune munie d’une caméra de profondeur. Ressemblant davantage à un oursin qu’à n’importe quel robot commercial, sa conception s’est avérée robuste.
Argus traverse aisément les forêts, les surfaces humides et le sable ; se stabilise rapidement après avoir été poussé ; se réoriente instantanément dans n’importe quelle direction ; grimpe verticalement entre des murs rapprochés ; et peut même transporter et pousser des charges utiles dans un espace donné.
Les résultats sont publiés dans la revue Science Robotics.
Crédit : Université Duke
« Observer Argus en mouvement est une expérience unique, différente de tout autre robot avec lequel nous avons travaillé », a déclaré Jiaxun Liu, co-premier auteur et doctorant au Laboratoire de robotique générale de l’Université Duke. « Dès que nous l’avons vu se déplacer parmi les arbres et sur un terrain accidenté, même lors de violents chocs, nous avons su qu’il s’agissait d’un robot à part. »
Les capacités uniques d’Argus reposent sur un nouveau principe de conception mathématique que l’équipe a baptisé isotropie dynamique. Ce terme attribue des scores de 0 à 1 selon l’uniformité avec laquelle le robot accélère son centre de masse dans toutes les directions. La plupart des robots actuellement utilisés, y compris les quadrupèdes, les humanoïdes et les drones conventionnels les plus performants, obtiennent un score inférieur à 0,6. Argus, quant à lui, atteint 0,91, approchant ainsi le maximum théorique.
Dans leurs simulations ayant mené à la conception d’Argus, l’équipe a démontré que, lorsque la symétrie dynamique tend vers sa limite théorique, les performances s’améliorent dans presque tous les domaines importants en robotique. Cela inclut le suivi de trajectoire, la robustesse, l’efficacité énergétique, la résistance aux dommages et la capacité à évoluer sur des terrains difficiles. Ce principe constitue un critère d’évaluation unifié applicable aux plateformes existantes.
« La plupart des recherches en robotique ont abordé la symétrie sous l’angle du corps, mais nous soutenons que la symétrie la plus puissante réside dans les capacités du robot », explique Boyuan Chen, qui dirige ces recherches et le Laboratoire de robotique générale de l’Université Duke. « Lorsqu’un robot peut accélérer aussi efficacement dans toutes les directions, il n’a plus besoin d’être orienté d’une manière particulière par rapport au monde. Avancer et reculer deviennent identiques. Gauche et droite deviennent identiques. Le problème du contrôle des robots se trouve alors transformé. »
Inspiré du dieu Argus, sentinelle omnisciente de la mythologie grecque, Argus associe une actionnement et une perception corporelles globales. Chacun de ses 20 pieds modulaires, télescopiques et équipés de caméras est disposé aux sommets d’un dodécaèdre régulier – une forme 3D à 12 faces pentagonales. Cette configuration assure une distribution quasi parfaite de l’accélération instantanée et un champ de vision quasi parfaitement uniforme dans toutes les directions.
Ce que permet cette conception est remarquable. Lors d’expériences menées sur le campus de Duke, sur du sable et sur des sentiers forestiers, Argus a démontré un large éventail de capacités, apprises uniquement grâce à des simulations :
- Roulant sur le béton, l’herbe, le feuillage dense, le sable mou, les surfaces humides et l’écorce quelle que soit son orientation, y compris les obstacles jusqu’à cinq pouces de hauteur ;
- Se stabilisant rapidement après avoir été poussé ;
- Adaptation aux dommages par la poursuite du mouvement même lorsque trois de ses pattes sont cassées ;
- Transporter une charge utile de 5 kg à une vitesse quasi maximale ;
- Escalader des parois verticales parallèles en s’appuyant et en poussant alternativement avec différents groupes de jambes ;
- Suivre et pousser un cube de trois pieds tout en le faisant rouler en continu.
Ces succès dépassent largement le cadre d’Argus, conçu autant pour explorer et tirer des enseignements de ces concepts que pour les démontrer. L’équipe souligne que la symétrie dynamique constitue un cadre général permettant d’évaluer et de comparer mathématiquement une vaste gamme de robots, ainsi que d’en concevoir de nouveaux. La simulation portant sur 1 500 morphologies, publiée avec l’article, permet à d’autres groupes de recherche d’explorer directement cet espace de conception.
« Argus est une preuve d’existence », a déclaré Boxi Xia, co-premier auteur et chercheur postdoctoral au Laboratoire de robotique générale de Duke. « Cela montre que la conception pour une symétrie dynamique n’est pas qu’une simple curiosité théorique. Elle permet de créer un robot déployable en milieu naturel, sur des terrains accidentés et encombrés, même en microgravité. Cela repousse les limites du possible. »
« Nous considérons Argus comme le premier membre d’une famille beaucoup plus vaste de machines à symétrie dynamique », a ajouté Chen. « Des robots qui n’ont pas besoin d’imiter les chiens ou les humains pour être agiles, robustes et utiles ; des robots conçus selon un principe plus fondamental, le même principe que la nature utilise pour construire tout, des virus aux étoiles de mer. »
Ce travail s’inscrit dans le cadre de la mission à long terme du Laboratoire de robotique générale de Chen, qui vise à créer une robotique de découverte, c’est-à-dire des machines capables d’apprendre, d’agir et de collaborer en découvrant le fonctionnement du monde. Alors que la plupart des recherches en robotique conçoivent des robots pour exécuter des tâches prédéfinies, l’équipe de Chen conçoit des robots comme des instruments de découverte, capables de révéler de nouveaux principes sur eux-mêmes, sur leur environnement et sur la physique qui les régit. Argus est l’expression directe de cette mission : un robot dont la structure a été minutieusement recherchée et découverte parmi plus de 1 500 conceptions potentielles, en s’appuyant sur un principe fondamental de la théorie de la conception.
« Nous ne voulons pas seulement des robots qui suivent des instructions », a déclaré Chen. « Nous voulons des robots qui nous aident à apprendre des choses sur le monde que nous ne pourrions apprendre autrement, et cela implique parfois de trouver d’abord l’organisme adéquat pour répondre à la question. »
https://techxplore.com/news/2026-05-sea-urchin-strange-legged-machine.html