Le MechaLobster n'a qu'un seul vibrisse, qu'il darde vers l'avant, et progresse grâce à quatre pattes. Il est capable de réaliser une cartographie du lieu qu'il explore. © Martin Pearson, Bristol Robotics Lab

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Les robots à moustaches du projet Biotact prennent forme

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Une recherche internationale, étalée sur 4 ans, vient de poser les bases de nouveaux senseurs tactiles directement inspirés des vibrisses, ces longs poils plantés sur le museau de nombreux mammifères, comme les rongeurs ou les félins. Une nouvelle technologie pour une perception non visuelle et de nouveaux usages.

L'avenir de la robotique passe - aussi - par les moustaches. L'idée peut sembler saugrenue mais il va falloir nous y habituer. Des scientifiques et des ingénieurs ont compris depuis plusieurs années tout l'intérêt d'imiter le sens tactile des rongeurs ou des chats, qui leur est donné par les vibrisses garnissant le museau.

La sensibilité de ces longs poils mis au point par les mammifères a en effet de quoi faire saliver les roboticiens, qui imaginent toutes sortes d'applications pour ces robots à moustaches, où des engins, petits ou grands, doivent progresser dans des lieux obscurs ou enfumés : intervention après un incendie, recherche de victimes après un éboulement, voire exploration sous-marine...

Le MechaLobster, le homard mécanique, en pleine action sous l'eau. Il peut explorer le fond de l'eau, même si la visibilité est nulle. © Martin Pearson, Bristol Robotics Lab/YouTube

Des robots inspirés par les animaux

En 2005, dans le cadre du programme européen Amouse - pour Artificial mouse -, des chercheurs de l'université de Zurich collaient de vraies moustaches de rat sur un robot. Et en 2008 démarrait pour 4 ans Biotact (Biomimetic Technology for vibrissal Active Touch), un programme international réunissant 8 centres de recherches (1 américain, 6 européens et 1 israélien) plus une entreprise française, BVS (Brain Vision Systems), spécialiste de la vision artificielle. Ce programme vient de s'achever, en août 2012, et en est à l'heure du bilan. Quatre ans et 117 publications scientifiques plus tard, il apparaît positif avec des nouveaux venus, comme Shrewbot - la musaraigne-robot -, MechaLobster - le homard mécanique - ou la souris à moustaches e-Puck.

Tout ce travail a été nécessaire pour approcher l'efficacité des animaux à vibrisses, capables de détecter les obstacles et d'en reconnaître la forme, voire leur texture. Pour parvenir à ce résultat, il ne suffit d'avoir quelques poils. Il faut savoir s'en servir, en mesurant précisément les mouvements de chaque poil, en vitesse et en orientation, et en observant comment bouge l'ensemble des vibrisses. Les premières études avaient d'ailleurs montré que l'implantation de ces poils sensibles était capitale.

La petite souris e-Puck, avec ses trois moustaches de chaque côté de son museau. Elle bouge ces vibrisses artificiels montés sur un support souple en polymère pour détecter un objet, grâce à une subtile analyse logicielle. © BVS

Il faut savoir se servir de ses moustaches

C'est effectivement vers les animaux que se sont tournés les scientifiques pour comprendre la physiologie et même l'embryologie de cette pilosité si particulière. Avec émerveillement à la clé. « Dans une boîte obscure où se trouvent des rats, on dépose des blattes et on observe. Après avoir touché l'insecte une seule fois, le rat coupe directement la tête d'un unique coup de dent dans 83 % des cas ! » rapporte Patrick Pirim, directeur de BVS, encore surpris.

Des neurologues, des biologistes, des informaticiens et des ingénieurs en mécanique ont donc dû collaborer ensemble pour parvenir à imiter ce qu'apprend à faire un jeune rongeur ou un chaton. On remarque par exemple que des muscles font bouger chacun de ses poils et l'animal les remue d'une certaine manière pour sentir la résistance éventuelle qu'ils rencontrent.

Après observé ces animaux, les scientifiques ont mis au point des systèmes mécaniques - les senseurs tactiles - et déterminé les bonnes dimensions  de ces vibrisses artificiels ainsi que les mouvements appropriés. Chacun doit pouvoir être bougé individuellement et un senseur doit en mesurer précisément les mouvements. Derrière, des logiciels analysent ce signal. Les puces électroniques créées par BVS pour repérer des formes et des mouvements dans des images ont pu être adaptées aux informations tactiles, car l'analyse ressemble beaucoup à celle d'un signal visuel. Ces poils sensibles équipaient déjà le célèbre rat robot Psikharpax.

Le Shrewbot, un robot à roues, perçoit son environnement lorsqu'il se déplace grâce à ses longues moustaches, dont l'utilisation a été inspirée par une petite musaraigne. © Martin Pearson, Bristol Robotics Lab/YouTube

Les moustaches vendront bientôt aux robots

Aujourd'hui, la souris e-Puck, équipée de ses moustaches, détecte les objets autour d'elle. Ce robot vendu par e-Puck a été doté de 6 senseurs tactiles par BVS et se destine aux laboratoires de robotique. La musaraigne Shrewbot, de plus grande taille, peut se déplacer en évitant les obstacles. Ses concepteurs du laboratoire de robotique de l'université de Bristol (Royaume-Uni) affirment s'être inspirés, précisément, de la minuscule musaraigne étrusque (Suncus etruscus), habile chasseur nocturne d'insectes malgré ses 6 petits centimètres de longueur et son poids plume de 2 g. Quant au MechaLobster, il ne dispose que d'un seul long vibrisse. Avec ses quatre pattes articulées et son corps étanche, il a été conçu à l'université West of England pour explorer un environnement aquatique sur le fond.

Pour l'instant, ces applications se limitent au laboratoire et à des expériences scientifiques. Mais les techniques matérielles et logicielles sont désormais au point et n'attendent que les industriels. De longs poils risquent fort d'apparaître sur les robots d'ici à quelques années...

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