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Quand la robotique s’inspire du comportement animal
Quand la robotique s’inspire du comportement animal
Copier la nature pour développer des robots, c’est le défi relevé depuis plusieurs années par l’équipe de Frédéric Boyer à MINES Nantes. Certains animaux sont dotés d’un sens particulier, le sens électrique, sur lequel les chercheurs ont consolidé leur expertise, avec le soutien de l’institut Carnot M.I.N.E.S. Equiper les robots de ce sens leur permet de percevoir électriquement leur environnement et de réagir en conséquence. Les applications sont nombreuses et ont déjà séduit de grands industriels.
S’inspirer de la nature pour concevoir des robots performants
Pour être performant, un robot doit être efficace et manœuvrant. Autrement dit, il doit pouvoir utiliser très peu d’énergie pour se déplacer sur de longues distances, tout en étant capable de manœuvrer dans des espaces restreints. Or, les machines développées jusqu’à présent, comme les sous-marins par exemple, sont soit efficaces, soit manœuvrants, rarement les deux. De leur côté, les animaux sont capables d’exploiter de manière intelligente les ressources énergétiques de leur milieu pour parfaire leur locomotion. C’est notamment le cas des poissons, qui récupèrent passivement l’énergie hydrodynamique des courants dans lesquels ils évoluent pour se déplacer, ou encore du gibbon, qui tire parti de la gravité pour se balancer de branche en branche. La locomotion animale est donc une source cruciale de bio-inspiration pour le développement de robots performants. Et l’équipe « Robotique Biomimétique » dirigée par Frédéric Boyer l’a bien compris.
Doter les robots de la perception par champ électrique
Le sens électrique est une sorte de sixième sens chez certains poissons. Ils émettent autour d’eux un champ électrique qui est perturbé par les obstacles de leur milieu, congénères et prédateurs. Leur peau, munie d’électro-récepteurs, détecte, mesure et enregistre ces perturbations pour générer une image tridimensionnelle de leur environnement à un instant donné. Sur la base de ces observations et avec le soutien du CNRS puis de l’Europe, Frédéric Boyer et son équipe ont conçu le tout premier robot anguille capable de naviguer dans l’eau douce de manière autonome avec le sens électrique. Ce projet a suscité l’intérêt d’Areva, qui souhaitait disposer d’un tel robot pour étudier la composition des boues radioactives, y détecter des composants ou y récupérer des objets. « Nous avons donc développé, en partenariat avec Areva, de nouveaux capteurs, algorithmes et lois de commande pour mettre au point un robot poisson capable d’évoluer dans les boues, milieux confinés et encombrés », explique Frédéric Boyer.
Ajuster la cognition robotique à la cognition animale
« Le sens électrique a également un avenir dans l’air » précise le chercheur. « Le CEA a d’ailleurs fait appel à nous pour développer une nouvelle génération de robots capables d’interagir avec les hommes et de rebondir sur leur champ électrique pour ne jamais les mettre en danger ». Mais le caractère « social » des robots est surtout développé dans le cadre d’un projet Horizon 2020. Ce projet nommé SubCULTron vise à doter un « essaim » de robots sous-marins du sens électrique afin de leur permettre de communiquer entre eux, de collaborer. A la manière des animaux, les robots doivent pouvoir interagir pour ne pas se gêner et profiter de la présence de congénères. « En association avec des biologistes, éthologistes, physiciens, roboticiens et mécaniciens, nous avons l’opportunité de consolider à l’échelle européenne notre expertise sur le sens électrique. Ce projet H2020 sera aussi l’occasion de transposer nos connaissances dans l’eau de mer. Et plus encore, il nous permettra d’exploiter de nouvelles dimensions du sens électrique en lien avec des comportements cognitifs naturels, comme la reconnaissance des formes et la cartographie d’un environnement en couleur. »
Pour aller plus loin
> Consulter le site de MINES Nantes
> Contact :
Frédéric Boyer
Département Automatique Productique Informatique (DAPI)
Ecole des Mines de Nantes
4 Rue Alfred Kastler
44300 Nantes, France