Chaussé de ses baskets, Durus, le robot bipède de l’Amber Lab, est capable de marcher avec une aisance quasi humaine. © Christian Hubicki, Georgia Tech

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Durus, le robot qui marche comme un humain

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Les roboticiens du Georgia Tech (États-Unis) ont peaufiné leur robot bipède Durus pour qu'il adopte quasiment la même démarche que celle d'un humain. En prime, il peut porter des baskets ! Une performance technique qui va bénéficier non seulement à la robotique mais également aux prothèses et aux exosquelettes afin d'offrir aux personnes handicapées une locomotion plus fluide.

Interview : pourquoi construire des robots humanoïdes ?  L’androïde est sans doute le type de robot le plus complexe sur le plan mécanique. Futura-Sciences a interrogé Jean-Claude Heudin, directeur du laboratoire de recherche de l’IIM (Institut de l’internet et du multimédia) afin de comprendre pourquoi il incarne le pinacle de la robotique. 

Regardez la vidéo ci-dessous qui date du 12 juillet 2016. Vous y découvrez Durus, le robot humanoïde mis au point par l'Amber Lab installé au Georgia Institute of Technology et dirigé par le professeur Aaron Ames. En juin 2015, une autre vidéo YouTube, tournée durant le Darpa Robotics Challenge, montrait déjà ce robot. Cependant, il y a une différence notable entre les deux films, même si elle ne saute pas aux yeux : le Durus 2016 marche mieux et deux fois plus vite que le modèle 2015. Pourtant, il s'agit du même robot dont la configuration matérielle n'a pas évolué, si ce n'est la paire de baskets dont il est chaussé. Tous les progrès ont été accomplis au niveau du logiciel (framework) qui pilote les déplacements du robot.

Bien que les choses se soient grandement améliorées ces dernières années, la marche des robots bipèdes est encore bien loin d'avoir la fluidité de celle des humains. À cause de leur poids, pour pouvoir se stabiliser, les robots humanoïdes les plus sophistiqués utilisent des sortes de grosses plateformes en guise de pieds. Ils marchent en faisant chaque pas bien à plat, avec une posture légèrement accroupie afin d'abaisser leur centre de gravité pour éviter de chuter. Le résultat donne une démarche saccadée et très mécanique, comme on peut l'observer sur ces vidéos des robots Schaft de Google et Atlas de Boston Dynamics.

« L'élément clé de la marche humaine est la manière dont le pied se déroule pendant un pas, c'est-à-dire que le talon touche le sol en premier suivi des orteils qui impriment une poussée », explique le professeur Ames. En comparant attentivement les deux vidéos consacrées à Durus, on constate effectivement que la version 2015 pose ses pieds à plat tandis que le modèle 2016 les fait évoluer sur le tapis en présentant d'abord le talon. L'un des secrets de l'habilité de Durus se situe au niveau des chevilles. Elles sont équipées de ressorts qui emmagasinent et retransmettent l'énergie à chaque pas. La différence de fluidité du mouvement est très sensible mais ce n'est pourtant pas ce qui explique ses qualités de marcheur.

Regardez bien comment le robot évolue sur le tapis, en posant d’abord le talon, comme nous le faisons naturellement en marchant. La dernière séquence, dans laquelle un des chercheurs marche dans les pas de Durus, montre le niveau de fluidité atteint. Précision importante : Durus peut marcher de façon autonome, sans alimentation externe. On le voit ici arrimé à un câble, mais c’est uniquement pour respecter des règles de sécurité. © Amber Lab, Georgia Institute of Technology

Maintenant qu’il sait marcher, Durus va apprendre à courir

En effet, pour faire progresser son robot, l'équipe du professeur Ames s'est concentrée sur le modèle mathématique du logiciel qui commande la locomotion. Le modèle en question a été optimisé pour ne plus avoir à prendre en compte des restrictions liées à la stabilité que procurent des pieds qui doivent obligatoirement se poser à plat. Du coup, les chercheurs ont pu y intégrer leurs propres règles décrivant une démarche humaine « talon-orteil ». Résultat, le Durus 2016 marche mieux et deux fois plus vite que la version précédente, tout cela grâce à une amélioration de son logiciel.

Ce point capital ouvre la possibilité que ce même framework puisse être appliqué à différents robots humanoïdes, quelle que soit leur configuration matérielle. Mais pas seulement... « L'objectif spécifique de ce projet est de créer un paradigme de contrôle universel qui soit applicable aux robots humanoïdes ainsi qu'à des prothèses et des exosquelettes », explique Aaron Ames. « Les mêmes technologies sous-jacentes à Durus se transposeront sur des prothèses et des exosquelettes pour donner aux personnes à mobilité réduite des capacités de locomotion naturelles et efficaces », ajoute-t-il.

Fort de ces avancées, le professeur Ames et son équipe vont continuer à peaufiner leur logiciel avec comme prochain objectif d'apprendre à Durus à courir puis à monter et descendre des marches ou encore évoluer sur différents types de terrains. Un travail de fond qui permettra de rendre les robots de demain encore plus polyvalents.

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