Bon pied, bon oeil : les robots footballeurs !
Interception, passe et but !
Non, vous n'êtes pas au Stade de France mais bien en train d'assister à un match de football disputé par des robots-chiens AIBO (1) conçus par Sony et programmés par des chercheurs de tous les pays. Six balises colorées permettent à ces joueurs bien particuliers de repérer les limites du terrain et de s'y déplacer. Et si c'est souvent le «coup d'oeil» qui fait la différence entre un bon joueur et un footballeur de très haut niveau, la problématique est sensiblement la même pour les robots.
"L'autonomie totale de ceux-ci est difficilement compatible avec un processus aussi complexe et gourmand en calculs que la vision, explique Patrick Bonin, chercheur de l'équipe «Systèmes de Locomotion Articulée» du Laboratoire de robotique de Versailles et membre de l’équipe des «Trois Mousquetaires du LRV» participant à la RoboCup. Nous avons donc mis au point des algorithmes de perception très simples que nous avons optimisés. Résultat ? Les robots-chiens voient à la cadence de 25 hertz, ce qui permet une réactivité fort appréciable".
L'important n'est pas que l'information visuelle soit de haute précision mais que celle-ci ne soit pas obsolète au moment où le robot réagit. C'est pourquoi les chercheurs se sont concentrés sur l'analyse en temps réel (à la cadence vidéo) des couleurs. En plus des balises, le terrain de quatre mètres sur trois est en effet truffé de repères colorés : les buts sont jaunes et bleus, la balle orange et le terrain est entouré de blanc; enfin, les «maillots» des joueurs sont rouges ou bleus foncés. Avant la rencontre, tous les éléments de la scène sont montrés sous plusieurs angles aux robots qui les apprennent à l’aide d’une interface graphique semi automatique, disposant d’une segmentation en région, colorée, «longue, et de bonne qualité». Explications : 
Le robot à l’affut pour être un bon joueur
Quand le match débute, les «sacs à puces» doivent se débrouiller sans aucune aide extérieure. "Les algorithmes embarqués permettent au robot de segmenter les images qu'il capte à l'aide de sa caméra placée dans son museau, décrit le chercheur. Comme il est doté d'outils lui permettant de classifier les couleurs, il détecte par exemple les pixels oranges de la balle. Le chien regroupe alors tous les pixels adjacents de la même couleur et obtient une tache : il vient de détecter la balle et va pouvoir agir sur elle." Outre la balle, chaque joueur est à la recherche visuelle de ses partenaires, de ses adversaires, de «trous» pour passer le ballon et des éléments fixes du terrain.
Encore une fois, le but n'est pas de détecter l'objet avec précision mais d’obtenir des informations fiables plus rapidement que l'adversaire. C'est en tout cas ce que demandent à l'équipe de Patrick Bonin ses collègues roboticiens Vincent Hugel et Pierre Blazevic qui se chargent ensuite de la locomotion proprement dite du robot. Les chercheurs n'ont de cesse d'optimiser ce compromis entre les algorithmes de vision et l'architecture du robot. Le but ? Rendre le robot toujours plus performant et s'adapter aux contraintes de plus en plus grandes de la RoboCup.
En 2050, une équipe d'humanoïdes devra rivaliser avec l'équipe championne du monde de football
"Les organisateurs ont déjà agrandi le terrain, réduit la taille du ballon et raccourci la période de réglage avant la compétition, analyse Patrick Bonnin dont l'équipe fut championne du monde en 1999. Ces exigences nous amènent à rendre les robots de plus en plus autonomes." Mais quand verra-t-on Zidane et ses partenaires affronter une équipe de robots humanoïdes autonomes ? Si un tel match n'est pas d'actualité, il pourrait le devenir à moyen terme. Le président de la RoboCup, M. Kitano, a récemment affiché ses ambitions : en 2050, une équipe d'humanoïdes devra rivaliser avec l'équipe championne du monde de football sur un vrai terrain et avec les règles en vigueur.
Les robots à notre rescousse
Fascinante vision que celle de robots-chiens marquant des buts ! Pourtant, le théâtre de cette scène extravagante, la RoboCup dont la dernière édition a réuni à Padoue plus de 1200 chercheurs(1) (dont seulement 8 français et une seule équipe tricolore, celle du LRV !) venus de 35 pays, abrite bien d’autres compétitions dignes d’intérêt. Il s’y déroule en effet plusieurs championnats de football : outre celui des chiens, citons ceux des robots à roulettes de petite et moyenne taille ainsi que celui des humanoïdes.
Quittons le ballon rond et penchons-nous sur la RoboCup Rescue. Là, les robots concurrents endossent l’habit de sauveteurs et interviennent dans des situations rappelant certaines catastrophes naturelles, industrielles ou encore des attentats. Pour l'instant, les robots sont encore téléopérés, c'est-à-dire pilotés à distance. Enfin, un petit détour s’impose pour observer la compétition réservée aux jeunes espoirs de la robotique, la RoboCup Junior. Une ambition commune à toutes ces disciplines : faire avancer la robotique à grand pas en dépassant chaque année les objectifs fixés.
(1) Notons également la présence de grandes universités mondiales comme la Carnegie Mellon University dont la responsable, Mme la Professeur Manuela Veloso, est à l'origine de la compétition.
Les robots-chiens footballeurs
En Savoir +
Contacts :
Patrick Bonnin, Laboratoire de Robotique de Versailles, bonnin@lrv.uvsq.fr
Thierry Hoinville, LIRIS, thierry.hoinville@liris.uvsq.fr
Site Web :
Voir aussi :
Des robots dans la hotte du Père Noël, Journal du CNRS n°168 - http://www2.cnrs.fr/ presse/journal/1112.htm