Un robot à deux bras lance et attrape des balles avec des mouvements semblables à ceux des humains.

Les humains peuvent mouvoir leurs membres très rapidement et coordonner leurs mouvements avec une grande précision pour accomplir des tâches manuelles spécifiques. Bien que les robots soient devenus de plus en plus performants ces dernières années, nombre d’entre eux restent moins agiles que les humains et peinent à interagir avec des objets en mouvement de formes, de poids et de textures différents.

Des roboticiens du Robotics and AI Institute (RAI), basé à Cambridge (Massachusetts), ont récemment mis au point AthenaZero, un nouveau système robotique à deux bras capable de mouvements agiles et semblables à ceux de l’humain. Leur robot, présenté dans un article publié dans Science Robotics , a réussi trois tâches inspirées du baseball : lancer des balles, les attraper et les frapper avec une batte.

« La manipulation représente un défi en robotique depuis les débuts de notre discipline », a déclaré Andrew S. Morgan, premier auteur de l’article, à Tech Xplore.

« Malgré quelques progrès, nous n’avons pas encore constaté d’explosion des capacités dans ce sous-domaine, contrairement à la locomotion ou à la segmentation/perception d’images, par exemple. En nous appuyant sur une approche mécanique, nous souhaitions explorer les conditions nécessaires à la construction d’un robot rigide possédant des propriétés de masse et de couple (force) similaires à celles d’un humain. »

Un manipulateur robotique à deux bras plus agile

AthenaZero, le nouveau robot mis au point par Morgan et ses collègues, se compose d’un corps central (le torse), de deux bras robotisés munis de mains à leurs extrémités, de moteurs et d’engrenages. Si les segments structurels des bras sont rigides, leurs articulations peuvent fléchir sous l’effet de forces extérieures, permettant ainsi des mouvements contrôlés lorsque le robot entre en contact avec un objet ou une surface.

Cette conception permet aux bras robotisés de réagir aux forces de leur environnement plus efficacement que de nombreux autres manipulateurs robotisés introduits par le passé. Par conséquent, le système robotisé devrait, en principe, être capable d’effectuer des mouvements plus agiles et de réaliser un plus large éventail de tâches manuelles.

« Les robots traditionnels, comme ceux que l’on trouve dans les usines ou sur les cargos, sont robustes et rigides », explique Morgan. « Si cette qualité est avantageuse pour saisir des objets volumineux et effectuer des mouvements très précis, ces robots sont intrinsèquement dangereux à proximité desquels on travaille et leurs performances sont médiocres lorsqu’il s’agit d’interagir délicatement avec leur environnement. »

« AthenaZero, en revanche, a été conçu pour avoir une plus grande plage dynamique de force ; il peut être délicat lorsque c’est nécessaire, mais aussi puissant, comme un être humain. »

Pour évaluer leur manipulateur robotisé, les chercheurs l’ont d’abord testé sur des tâches manuelles inspirées du baseball. Ils ont choisi ce sport car il exige des joueurs des mouvements coordonnés et agiles, impliquant parfois les deux mains.

« Le baseball illustre divers défis en robotique, comme la réception en douceur et la coordination à deux mains », a déclaré Morgan. « Nos actionneurs sur mesure définissent les propriétés mécaniques de notre robot, le distinguant ainsi des robots disponibles sur le marché. »

Améliorer la façon dont les robots interagissent avec les objets du monde réel

Lors des premiers tests, AthenaZero a réalisé avec succès des mouvements de bras coordonnés et agiles. À l’avenir, ses performances pourraient être améliorées et évaluées sur un plus large éventail de tâches de manipulation d’objets.

« Notre article relance le débat sur la manière dont les manipulateurs robotiques (bras) devraient être construits afin d’entrer en contact avec le monde de façon plus délicate », a déclaré Morgan.

« Au cours de la dernière décennie, nous avons constaté des progrès tant dans la conception que dans le calcul des moteurs électriques, deux éléments qui ont stimulé cette recherche. AthenaZero est notre première tentative de conception à faible inertie, et les propriétés obtenues ainsi que les résultats présentés sont très prometteurs. »