Diversification dans le contrôle de la robotique douce

Les bras robotiques souples offrent une approche révolutionnaire de la manipulation d'objets et de l'interaction avec l'environnement. Contrairement à leurs homologues rigides, les bras robotiques souples sont construits à partir de matériaux flexibles, tels que des élastomères ou des textiles, et sont généralement alimentés par des systèmes pneumatiques ou hydrauliques. Cette conception unique leur permet de se plier, de se déformer et de s'adapter à leur environnement, leur offrant une large gamme de mouvements et de dextérité.

La flexibilité et la conformité inhérentes aux robots souples leur permettent de naviguer facilement dans des espaces complexes et confinés. Par exemple, ils peuvent atteindre des crevasses étroites, manipuler des objets délicats sans causer de dommages ou même naviguer dans des environnements encombrés. Cela les rend particulièrement utiles dans des applications telles que les missions de recherche et de sauvetage, l'exploration dans des environnements dangereux ou les procédures médicales où la précision et l'adaptabilité sont cruciales.

Ce sont ces mêmes propriétés que nous apprécions dans les bras robotiques mous qui les rendent cependant difficiles à contrôler. La meilleure façon de développer un mécanisme de contrôle efficace qui peut gérer la flexibilité et la déformabilité des matériaux impliqués est toujours un domaine de recherche actif. La plupart des solutions actuelles reposent sur des solutions basées sur des caméras qui fonctionnent assez bien, mais elles ne peuvent pas être utilisées en dehors d'un environnement de laboratoire dans divers scénarios réels.

Une équipe composée de chercheurs de la Sant'Anna School of Advanced Study et de l'Université nationale de Singapour a abordé ce problème sous un tout autre angle. Reconnaissant que la vie végétale couvre pratiquement tous les habitats sur Terre et que de nombreuses plantes sont molles et flexibles comme des robots mous, ils ont conçu un système de contrôle basé sur le mouvement des plantes. Ils pensaient qu'en adoptant des principes de mouvement similaires, ils pourraient concevoir un robot souple capable d'être contrôlé dans presque toutes les conditions, pas seulement dans des conditions de laboratoire idéales.

Contrairement à la croyance populaire, les plantes se déplacent pour accomplir des objectifs spécifiques, comme rechercher la lumière du soleil ou des nutriments. Mais contrairement au système musculaire utilisé par les humains et les animaux pour se déplacer, le mouvement des plantes est régi par la croissance. Ceci peut être réalisé, par exemple, en libérant des hormones qui font que les cellules d'un côté de la tige se développent plus rapidement que de l'autre côté. Les chercheurs ont décrit ce processus de contrôle de la croissance comme opérant quelque chose comme un mécanisme informatique décentralisé.

Le contrôleur a été implémenté sur un bras de continuum piloté par câble modulaire de 9 degrés de liberté. Trois actionneurs disposés radialement permettent au bras de se plier dans six directions principales. Des capteurs de proximité ont été intégrés près de l'effecteur terminal pour fournir des informations sur l'emplacement du bras par rapport à une cible. Des outils d'intelligence artificielle basés sur le comportement, composés d'agents informatiques décentralisés, ont été utilisés pour simuler le mécanisme de croissance contrôlée des plantes.

L'algorithme d'apprentissage a été formé pour simuler deux types de mouvement des plantes - la circumnutation et le phototropisme. La circumnutation est un mouvement hélicoïdal observé dans de nombreux types de plantes, tandis que le phototropisme déplace une plante dans une direction particulière pour recueillir plus de lumière solaire.

Ces deux types de mouvement sont utilisés dans un premier temps dans une phase d'exploration au cours de laquelle le robot recueille des informations sur son environnement. Ceci est suivi d'une phase d'atteinte secondaire, dans laquelle le bras se déplace vers une cible prédéfinie pour atteindre un objectif spécifique.

Bien que cela puisse sembler une architecture quelque peu simple pour un contrôleur, elle s'est avérée efficace. Et surtout, il s'agit du premier système de contrôle pour la robotique douce à réussir dans des environnements réels. Les chercheurs notent que leurs méthodes sont applicables à tout bras robotique souple doté d'un système d'actionnement similaire, de sorte que cette nouvelle idée pourrait alimenter toutes sortes de robots souples à l'avenir.

À l'heure actuelle, l'équipe travaille à étendre les capacités de leur contrôleur de mouvement. En plus d'atteindre, ils espèrent également activer des fonctionnalités supplémentaires telles que le suivi de cible et le jumelage de bras entiers.