Des chercheurs de l’Institut de robotique et d’intelligence artificielle de Munich (MIRMI) de l’Université technique de Munich (TUM) ont développé un modèle qui permet à un robot de servir du thé et du café plus rapidement et de manière plus sûre que les humains – sans ballottement. Les mathématiques derrière le pendule utilisé dans le concept ont plus de 300 ans.
Le Dr Luis Figueredo a démontré, avec un bras robotisé transporte un verre rempli d’eau.
Un robot peut-il être meilleur serveur qu’un être humain ? Pour répondre à cette question, le Dr Luis Figueredo, scientifique senior dans l’équipe du Prof. Sami Haddadin, installe un bras robotisé du fabricant de robots spécialisé Franka Emika sur une table et y branche un ordinateur. La main du robot saisit un verre rempli d’eau à ras bord, le soulève et le balance d’avant en arrière sans en renverser une goutte. « Et il le fait plus rapidement et de manière plus sûre qu’une personne », déclare le scientifique de l’Institut de robotique et d’intelligence artificielle de Munich (MIRMI) du TUM.
Copier le mouvement du plateau à thé marocain
Comment ça marche? L’équipe a simplement alimenté le robot avec des formules algébriques datant de plusieurs siècles. Ils ont basé leurs mathématiques sur un plateau à thé marocain qui applique le principe d’un pendule sphérique. Avec le candidat au doctorat Riddhiman Laha et l’étudiant à la maîtrise Rafael I. Cabral Muchacho, Luis Figueredo intègre la dynamique d’un pendule sphérique dans le logiciel de contrôle du robot. Cela signifie également que les mouvements du robot sont limités par les principes de base de la géométrie. Avec son équipe, il intègre également les angles, vitesses et accélérations corrects dans le modèle.
« Lorsque vous comprenez comment un pendule se déplace et savez comment cela fonctionne, c’est tout à coup assez simple », explique Luis Figueredo.
Les mathématiques d’un pendule : une solution simple à un problème complexe
La science du «mouvement sans ballotement» est un domaine complexe. « La plupart des approches se sont concentrées principalement sur la limitation de l’accélération pour garder le ballottement des liquides sous contrôle. Ou ils ont travaillé avec la dynamique des fluides pour calculer le comportement de ces substances afin de prédire les trajectoires », explique Luis Figueredo : « Cela prend au moins quelques minutes, voire des heures, et le résultat est encore incertain ».
Applications dans les soins de santé et le transport de liquides dangereux
Comme application pratique, les scientifiques envisagent dans un premier temps un support robotique innovant pour les personnes âgées et celles nécessitant des soins infirmiers. « Mais les industries impliquées dans le transport de matériaux présentant des risques biologiques et chimiques seraient probablement également intéressées par une solution comme celle-ci », déclare Luis Figueredo. La sécurité reste un point critique : un robot doit idéalement être capable de reconnaître les situations dangereuses. « Pour cela, nous avons besoin d’une meilleure perception », déclare Luis Figueredo.
Des capteurs permettraient alors à la machine non seulement de reconnaître les personnes, mais aussi de prédire leurs mouvements. C’est le seul moyen d’exclure complètement les collisions avec le robot. Jusqu’à présent, le robot fonctionne avec des « capteurs tactiles » comme mécanisme de sécurité. Dans le mode actuel sans ballotement, le bras du robot se rétracte instantanément lorsqu’il détecte la collision, mais maintient également le liquide en sécurité.
