L’AMBER Lab, connu pour ses travaux de reproduction de la locomotion humaine, dévoile une nouvelle vidéo (en fin d’article) de son Durus, dans laquelle l’humanoïde fait étalage de tous ses talents de joggeur.
L’Amber Lab et SRI International
Le bipède Durus s’était déjà fait remarqué lors du Darpa Robotics Challenge pour sa locomotion basse-consommation. En développement depuis plusieurs années, il a vocation à être commercialisé sous la barre des 50 000$. Si les progrès sont incontestables (en finale du DRC, Durus a marché pendant deux heures avec une seule batterie), il est peu probable de le voir débarquer sur le marché de si tôt.
Néanmoins, le projet est épaulé par un sérieux client. SRI International est un organisme qui se charge de faire passer les technologies du laboratoire au commerce. SRI a déjà soutenu pour près de 4 milliards de dollars de projets au cours des dix dernières années. Elle compte près de 70 spin-off et plus de 4000 brevets à son actif. Et pour cause SRI est elle-même une spin-off de l’Université de Stanford, c’est pourquoi elle a fait de la R&D son cheval de bataille.
La société a jeté son dévolu sur un nouveau projet de robotique humanoïde, le projet DURUS, qu’elle développe conjointement avec l’Amber Lab. Le laboratoire fondé au Texas et désormais rattaché à Georgia Tech a une mission simple et claire : étudier et reproduire la marche humaine sur les machines. Car si la bipédie nous semble tout ce qu’il y a de plus banal, il s’agit en fait du mode de locomotion le plus complexe à imiter. Le professeur Aarons Ames, directeur du laboratoire ne cache pas sa fascination pour la marche humaine “qui est une chose vraiment captivante. Nous fonctionnons avec des algorithmes très complexes, mais à la fin, on obtient ce comportement des plus banals“. C’est là toute la beauté de la marche humaine, simple et efficace.
Les tout premiers robots ont été conçus avec des roues, non pas par praticité, mais par facilité. La bipédie implique tout un tas de facteurs difficiles à cerner et à reproduire. Par exemple, et c’est là l’un des aspects chers à l’équipe derrière Durus, le corps humain, lorsqu’il est en mouvement, produit un petit mouvement de balancier qui lui permet de garder son équilibre. Le problème étant qu’il est particulièrement difficile de restituer le bon degré de balancement sur un robot, dont le sens des forces et des mouvements est encore trop précaire.
Durus affiche de sérieux progrès
Financé par SRI international, Durus fonctionne grâce à des algorithmes développés par l’Amber Lab. Pour les écrire, ces algorithmes ont été tout droit inspirés de l’Homme. Les ingénieurs ont donc d’abord analysé la démarche humaine en positionnant tout un tas de capteurs sur les jambes de volontaires pour déterminer des séquences répétables, ou schémas récurrents. La marche étant tout ce qu’il y a de plus cyclique, il est aisé de la reproduire. Jusqu’à un certain point. Dès qu’il y a surface irrégulière, les choses se compliquent drastiquement, car le cycle se retrouve bouleversé et il faut donc trouver des algorithmes pour combler le vide dans le schéma.
Grâce aux données récoltées sur les volontaires humains, il ont pu affiner leurs algorithmes en s’inspirant de la manière dont l’homme se remet d’une chute par exemple, ou de la façon dont il aborde un terrain pentu ou vallonné. C’est là tout le travail des roboticiens spécialistes de la bipédie. Si les modèles de Boston Dynamics semblent unique en leur genre, tant leur démarche est fluide, de nombreux chercheurs s’attaquent à cette tâche a priori incommensurable. A ce titre, l’Université du Michigan diffuse régulièrement des vidéos affichant les gros progrès de son modèle appelé MARLO.
Finalement, la bipédie n’est pas si difficile lorsque les pieds du robot sont plats. Dernièrement, les chercheurs de l’Amber Lab ont relevé un nouveau défi en tentant de s’approcher encore un peu plus de l’Homme. Leur démarche a ainsi consisté à reproduire la mécanique de marche humaine en copiant le cycle complet et la forme du pied qui va avec, c’est à dire en faisant d’abord se poser les talons sur le sol puis l’avant du pied et ainsi de suite. C’est pourquoi ils ont muni Durus d’une paire de baskets, afin que la magie opère et que l’illusion soit totale…
Leur avantage sur la plupart des bipèdes actuels aux pieds plats ? Durus est beaucoup moins énergivore puisqu’il fonctionne sur batterie et a un quotient d’efficacité de 1.4, contre 3.0 en moyenne pour les autres humanoïdes. Un quotient obtenu en divisant la quantité d’énergie déployée par le poids et la vitesse de marche du modèle.
Toute la difficulté réside donc dans la conception d’un programme qui réponde aux aléas du terrain avec les bons algorithmes et au bon moment pour être le plus ajustable possible. L’idée finale étant d’utiliser ces algorithmes pour les intégrer à des prothèses ou exosquelettes à destination des handicapés ou amputés. Et les chercheurs ne se contentent pas simplement de répliquer l’Homme, ils cherchent aussi à l’améliorer : “Notre robot est capable de marcher plus longtemps et plus rapidement que son modèle d’inspiration” explique Ames.
Durus en juin 2015 :
Durus, en juillet 2016 :
Crédits photos : Amber Lab.
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