La marche en avant des robots
Jamais tu ne feras qu’un crabe marche droit écrivait Aristophane au Vème siècle avant JC.
Et un robot ? Pour répondre à cette vaste question, de nombreuses recherches en robotique tentent aujourd’hui de reproduire les mécanismes si complexes de la marche humaine ou animale. Si mettre un pied devant l’autre est pour nous souvent une chose aisée, la tâche est en effet autrement plus ardue pour faire avancer un robot en le dotant de la marche bipède ou même quadrupède. A Nantes, des chercheurs de l’IRCCyN(1) étudient deux robots marcheurs pour expérimenter différentes méthodes de locomotion. Avec des ambitions non dissimulées : remédier à certains handicaps grâce à une meilleure compréhension des mécanismes de la marche et, à long terme, voir un humanoïde adopter une marche aussi naturelle et fluide qu’un être humain.
Le premier de ces robots marcheurs est un bipède. Baptisé Rabbit et développé dans le cadre du projet Robea «Commande pour la marche et la course d’un robot bipède»(2), il ne manque jamais d’intriguer le visiteur. Sans pied, il n’a de cesse de tourner autour d’un poteau ! La méthode explorée est en effet très originale : "Partant de l’hypothèse que la marche est une suite de déséquilibres, nous avons construit un robot sans pied, explique Christine Chevallereau, chercheuse à l’IRCCyN. Notre approche est purement dynamique : c’est l’effet de gravité qui va entraîner les pas successifs de Rabbit."
A l’amorce d’un pas, le centre de gravité se situe vers l’arrière et ralentit donc le mouvement ; mais il avance au fur et à mesure et se retrouve bientôt à entraîner le même mouvement. Les chercheurs tentent donc de créer un équilibre entre les moments où le robot est penché vers l’arrière et ceux où il s’incline vers l’avant. Conséquence ? Rabbit ne peut partir correctement d’une vitesse nulle et doit donc être poussé pour entamer un cycle de marche satisfaisant. Pour lui, une seule contrainte : suivre un trajet défini à l’avance. "Nous lui donnons pour cela une suite de figures imposées, détaille Christine Chevallereau. Il s’agit en l’occurrence d’angles à respecter au niveau de ses articulations selon la position du centre de gravité. Résultat : les cycles de marche s’enchaînent, le robot suit bien la trajectoire prévue en consommant peu d’énergie." Tant et si bien que pour l’arrêter, les chercheurs sont obligés d’exercer une force pour le ralentir !
Les robots et l’étude de la gravité
Le robot Semi-Quad permet également de mettre en évidence l’incidence de la gravité sur la marche. Il s’agit en fait d’un prototype à deux pattes, séparées par une plateforme, conçu à l’IRCCyN. Deux pattes pour un robot quadrupède !? s’étonnera le lecteur attentif. "Semi-Quad correspond en fait à une simplification d’un robot quadrupède qui aurait un déplacement de ses pattes par paire, précise Christine Chevallereau. Une patte réelle correspond à la paire de pattes avant, l’autre à la paire de pattes arrière. A l’instar de Rabbit, Semi-Quad ne dispose pas de chevilles articulées et est donc dynamiquement stable. D’une manière générale, les robots quadrupèdes ont un champ très large d’applications puisqu’ils peuvent adopter des positions stables tant statiquement que dynamiquement selon les phases de leur utilisation." C’est ainsi qu’un robot de cette famille pourra bientôt se déplacer très rapidement d’un point à un autre en évitant des obstacles, s’arrêter pour agir en un endroit précis et repartir de plus belle. Le tout avec une consommation minimale en énergie.
"Même quand elle marche on croirait qu’elle danse". Un jour, les gens emprunteront peut-être ce vers à Baudelaire pour parler des robots marcheurs.
(1) Institut de Recherche en Communications et en Cybernétique de Nantes.
(2) Ce projet co-animé par l'Irccyn implique également les laboratoires suivants : Lag(Grenoble), LMS(Poitiers), Lirmm(Montpellier), LGIMP(Metz), LRV(Bourges) et LRV(Versailles), LSS(Gif sur Yvette).
Le robot Rabbit
Le robot Rabbit
Le robot Semi-quad
Le robot Semi-quad
Rabbit
Semi-Quad
En Savoir +
Contacts :
Christine Chevallereau, Institut de recherche en Communications et Cybernétique de Nantes (IRCCyN), christine.chevallereau@ irccyn.ec-nantes.fr
Nadine Piat, Laboratoire d’automatique de Besançon (LAB), nadine.piat@ens2m.fr
Site Web de l’équipe de robotique de l’IRCCyN : 
Site Web du projet national Rabbit : 
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