Revue du web #86 : les vidéos les plus étonnantes du biomimétisme robotique

Ballet aérien des papillons bioniques de Festo

Commençons par rendre une nouvelle petite visite à la jeune start-up allemande Festo, spécialisée dans le développement et dans l’innovation des mouvements robotiques. Derniers nés de leur laboratoire de recherche, les papillons « eMotion » respirent la légèreté et se meuvent indépendamment mais en parfaite coordination, dans un ballet des plus aériens. Pour réaliser ce tour de force, pas moins de dix caméras infrarouges auront été nécessaires, quadrillant la zone test de leurs 160 images par secondes (avec une exposition de l’ordre de 250 microsecondes), et suivant la trace des papillons bioniques via leur marqueur infrarouge. Ce réseau offre à l’analyse plus de 3,7 milliards de pixels de données chaque seconde, permettant au superviseur central de contrôler de manière fluide le vol de ces drôles d’insectes.

Comme souvent chez Festo, le système de guidage et de monitorage ne semble pas souffrir de la miniaturisation à l’extrême. Les papillons « eMotion » impressionnent aussi dans leur mimétisme, produisant du haut de leurs 32 grammes un vol groupé étonnamment fidèle à celui de leurs alter ego naturels. Les ingénieurs de Festo n’en sont pas à leur coup d’essai, l’essaim de papillons « eMotion » vient en effet s’ajouter au bestiaire déjà fantastique de la compagnie allemande, composé entre autres d’un goéland robot plus vrai que nature dont nous vous parlions ici, d’une très élégante libellule robotique que vous pouvez retrouver là ainsi que d’un étonnant kangourou bionique.

Spot, nouveau poids plume sans laisse de la Boston Dynamics

La famille de la Boston Dynamics, rachetée fin 2013 par Google, s’agrandit encore ! Le robot-guépard Cheetah, le robot anthropomorphe Petman et les mules-robots Alpha Dog et Big Dog ont un nouveau petit frère, baptisé Spot, plus léger et moins pataud que ses prédécesseurs. Parmi cette invincible armada, Cheetah a été le premier à briser ses chaînes, mais Spot se démarque des prestigieux membres de sa fratrie en étant le premier à naître « libre », sans les encombrants – mais indispensables – câbles auxquels nous avions fini par nous habituer.

Dans la vidéo qui suit, on peut apercevoir les 72 kilos de ce poids plume déambuler tranquillement dans les locaux de la Boston Dynamics, rien d’inhabituel puisque personne ne semble remarquer le petit manège du quadrupède robotique. Bien que le nom soit celui d’un chien, la démarche, elle, fait plutôt penser à celle d’un minuscule cheval au trot sur ses quatre pattes à vérins hydrauliques. La batterie de capteurs qui a élu domicile au niveau de son ciboulot lui permet de se mouvoir sans encombres en terrain accidenté, et de supporter sans broncher les assauts répétés – quelques coups de pied tout de même – de scientifiques mal lunés.

Spot a été développé par la Boston Dynamics avec l’aide du Massachusetts Institue of Technology (MIT) sous la houlette de la DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), agence affiliée au Département de la Défense américain, et chargée de la recherche et du développement des nouvelles technologies destinées à des fins militaires.

« DALER », le robot volant pas très à l’aise au sol

Le biomimétisme a le vent en poupe, et ce ne sont pas les concepteurs de notre gadget qui viendront nous dire le contraire. Le « DALER » (acronyme de Deployable Air-Land Exploration Robot) est un petit robot aux allures de chauve-souris, censé apporter une solution aux problèmes de polyvalence de ces engins lorsqu’ils changent de terrain de jeu et de moyen de locomotion. Plutôt très à l’aise dans les airs, le robot adapte sa morphologie pour s’attaquer au plancher des vaches, avec… moins de succès.

Un ingénieux mécanisme permet aux ailes de la petite bestiole de se replier, les bras ailés faisant ainsi office de pattes de fortune. Pourtant, le moins que l’on puisse dire est que la démarche est mal-assurée, et que la progression du robot semble compromise en extérieur sur terrain difficile. Développé pour rechercher de potentielles victimes lors de catastrophes naturelles, on se prend à espérer que les prochaines versions seront moins malhabiles.

Premier bain réussi pour une pieuvre robotique en mer Égée

Les chercheurs grecs du FORTH (« Foundation for Research and Technology-Hellas ») ne risquent pas de nous contredire, puisqu’ils viennent de présenter la dernière mouture de leur petit protégé, une sorte de pieuvre robotique baptisée « Roboctopus ». Surs d’eux, les scientifiques grecs vont jusqu’à laisser évoluer librement le céphalopode robotique en mer Égée, nageant de manière très réaliste et naturelle, mais toujours sous leur surveillance bienveillante.

Au début de la vidéo, on aperçoit une version antérieure du robot, malhabile, semblant lutter pour se déplacer. L’ajout d’une membrane entre les tentacules et jusqu’à mi-hauteur va alors multiplier la vitesse du robot par deux, tout en réduisant drastiquement ses besoins énergétiques. L’équipe du FORTH lui a également appris à ramper – une démarche qui ne lui semble toutefois pas vraiment naturelle – et à transporter des objets tels qu’une balle. A suivre !

Jessiko, poisson robot social et autonome

On va cette fois-ci du côté de Palaiseau pour rendre visite à la start-up Robotswim, dont le poulain « Jessiko » est un poisson robot social et autonome qui fait de plus en plus parler de lui, et qui semble avoir le vent en poupe.

Las d’organiser des concours de robotique – la coupe de France de football des robots – alors que son cerveau fourmille d’idées et que son carnet d’adresse est plein à craquer, Christophe Tiraby a décidé de franchir le cap et de devenir un acteur de ce marché, avec la mise au point d’un robot poisson de petite taille et au faible coût de production.

Nous sommes en 2005, et Jessiko vient tout juste de naître.

Conçu pour nager en banc, ce poisson d’une vingtaine de centimètres de long réagit à son environnement et aux informations provenant aussi bien de l’extérieur que des autres poissons grâce à deux microprocesseurs embarqués.

Mais c’est surtout sa « tête chercheuse » révolutionnaire, nœud central d’un procédé de localisation basé sur les ondes lumineuses qui donne toute son autonomie à Jessiko, et qui attise par là même les convoitises de nombreux fabricants de robot.

Il peut atteindre une vitesse de pointe de plus de 20 centimètres par seconde grâce aux battements rapides de sa nageoire arrière, la nageoire avant – proéminente – lui permet de contrôler le roulis, et son aileron lui permet de gérer au mieux sa flottabilité en influant sur le volume d’eau déplacé.

Il remporte le Grand Prix de l’Innovation de la Ville de Paris en novembre 2009, catégorie Design, et c’est peut-être là que le bât blesse : Jessiko semble pour le moment n’être destiné qu’à orner les aquariums du monde entier, animant grands magasins et événements en tous genres, mais il pourrait à l’avenir embarquer divers capteurs pour fournir des renseignements sur la qualité de l’eau et sur son pH.

MorpHex, le robot hexapode modulable et télécommandé, est de retour

Il avait promis qu’il reviendrait, Kare Halvorsen a tenu parole. Jetons un œil à la version améliorée de MorpHex, le robot sphérique hexapode mis au point par un ingénieur norvégien plutôt débrouillard et touche-à-tout. Conscient des faiblesses de la précédente version – qui lui a tout de même permis de participer à un concours d’innovation organisé par la société Boca Bearing, le « Boca Bearings 2012 Innovation Competition » – Kare Halvorsen a pris le temps de fignoler sa bestiole télécommandée à six pattes pour enfin pouvoir rouler des mécaniques à ses côtés.

MorpHex a pour principal atout de pouvoir prendre différentes formes en fonction de l’usage qui lui est destiné, ou du terrain qu’il devra parcourir. Capable de se transformer en sphère, puis de retrouver sa forme de robot hexapode à l’envi, le bruyant avorton polymorphe (en cause, les servomoteurs) réussit la prouesse de pouvoir se déplacer sur ses six pattes, tel un insecte, ou de pouvoir rouler lorsqu’il adopte sa forme sphérique. La structure centrale du robot est modulable, permettant au robot d’occuper plus ou moins de surface lorsqu’il est en mouvement.

Si l’on se fie au perfectionnisme de notre méticuleux ingénieur norvégien, il ne reste plus qu’à attendre une nouvelle mouture de MorpHex, d’ici un ou deux ans.

Le robot anthropomorphe Atlas, de la Boston Dynamics, s’attaque à Karaté Kid

Dire que la Boston Dynamics ne chôme pas est un pléonasme… Grande habituée de la Revue du Web, la prolifique société américaine, forte du prestige que lui accordent ses différents poulains (Alpha Dog, Big Dog, Proto PET), ne cesse de nous surprendre par la qualité de son travail, la grande polyvalence de ses robots ainsi que par la cadence infernale à laquelle elle améliore ses petits protégés.

L’un des derniers avortons de cette grande famille, baptisé Atlas, est un robot humanoïde bipède anthropomorphe conçu pour se déplacer en extérieur en terrain difficile, à l’instar de la mule robot Big Dog. Pour son grand retour dans notre Revue du Web, Atlas exécute l’un des mouvements les plus emblématiques du film générationnel Karaté Kid, grand succès et monument du milieu des années 1980.

« DelflyExplorer », le drone libellule tout en légèreté :

Tout vient à point à qui sait attendre… Il aura fallu neuf ans de développement et de dur labeur pour que les chercheurs hollandais de l’université de Delft réussissent à mettre au point leur petit bijou. Pour débuter notre soixante-sixième Revue du Web, penchons-nous sur le fruit de ces neuf années de gestation, « Delfly Explorer », une libellule robotique ultra-légère capable de produire des images en 3D.

Semblant battre des ailes comme son alter-ego biologique, le mini-drone d’à peine 20 grammes embarque deux caméras miniatures basse-résolution qui lui permettent d’évoluer sans encombre dans son environnement, en créant des images tridimensionnelles traitées en temps réel pour guider le petit bolide. Pour affiner le calcul des trajectoires, un baromètre et un accéléromètre viennent parfaire la panoplie de notre drone-libellule, dont l’autonomie de neuf minutes est assurée par une petite batterie au lithium-ion polymère.

Bien que des applications militaires aient été envisagées, les concepteurs préfèrent imaginer des utilisations plus terre-à-terre, telles que le survol des champs pour surveiller le mûrissement des fruits, ou le survol de grands rassemblements (concerts, matchs) sans risquer de blesser qui que soit en cas d’avarie.

Ce n’est pas la première fois que la libellule inspire les scientifiques : au rayon biomimétisme, peut-être vous souvenez-vous de « BionicOpter », la très élégante libellule robot de la société allemande Festo dont nous vous parlions déjà ici.

Cheetah, robot-guépard de la Boston Dynamics, sans la laisse :

Les éminences grises de la Boston Dynamics l’avaient promis, ils l’ont fait. La très prolifique société américaine, dont la réputation n’est plus à faire, s’est encore une fois associée au prestigieux Massachusetts Institute of Technology (MIT) pour libérer Cheetah de ses câbles afin de le tester en conditions réelles et en environnement extérieur.

Vous vous souvenez forcément de Cheetah, le robot-guépard qui court plus vite qu’Usain Bolt. Les chercheurs se sont inspirés des mouvements de l’animal terrestre le plus rapide au monde, le guépard, pour concevoir leur bébé, allant jusqu’à baptiser leur robot du nom du guépard indien, animal maintenant présumé disparu.

Amélioré d’un algorithme lui permettant désormais de sautiller, Cheetah peut courir seul à une vitesse approchant les 16 kilomètres par heure, et se débarrasser d’obstacles d’une trentaine de centimètres de hauteur.

Cheetah a été développé par la Boston Dynamics sous la houlette de la DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), agence affiliée au Département de la Défense américain, et chargée de la recherche et du développement des nouvelles technologies destinées à des fins militaires. Une nouvelle batterie de tests serait en route, tests qui pourraient s’avérer concluants si l’on doit se fier au prestige dont jouit la Boston Dynamics dans la communauté scientifique, notamment grâce à Alpha Dog ou à Big Dog, des mules-robots particulièrement impressionnantes, – ou encore grâce à Petman, leur robot anthropomorphe. Les champs d’applications pourraient être assez nombreux, bien que le Pentagone pense évidemment à des débouchés… militaires.

Crabster CR200, robot monstrueux censé révolutionner les explorations sous-marines :

Le carnet rose de l’Institut Coréen des Sciences Océaniques a cessé d’être vierge. Nous pouvons désormais souhaiter la bienvenue à Crabster CR200, joli bébé de 635 kilos pour 2 mètres de haut, 2,42 mètres de long et 2,45 mètres de large. Derrière ces proportions éléphantesques se cache un monstre que n’aurait pas renié Jules Verne au moment de l’écriture de Vingt mille Lieues sous les mers.

Ses six pattes en aluminium recouvert de fibre de verre lui accordent une résistance et une posture qui devrait lui permettre de supporter des courants qu’aucun  plongeur ne pourrait décemment affronter. Les deux pattes avants possèdent chacune une pince pouvant collecter des objets sur place, et lui assurant à la fois stabilité et une plus grande manœuvrabilité.

Un câble de 500 mètres de long permet aux opérateurs humains de contrôler ce crabe/homard robotique à distance, câble véhiculant également les informations collectées en profondeur par le robot coréen. Car il faut pas moins d’un pilote pour le diriger et assurer sa posture, un copilote pour les pinces, et plusieurs autres opérateurs pour superviser la collecte des informations. Et le moins qu’on puisse dire est qu’il est équipé pour : dix caméras HD mobiles dont une capable de filmer ce qu’il se passe à l’extérieur comme à l’intérieur du robot, à des fins d’inspection ; une caméra acoustique utilisant les ondes sonores pour générer des images en eaux troubles, et ce jusqu’à une distance de 15 mètres ; un sonar d’une portée de 150 mètres, capable de cartographier les fonds marins en trois dimensions ; un Doppler acoustique pour jauger la force et la direction des courants.

La nature pour inspiration, avec le kangourou bionique de la société allemande Festo

Pour débuter notre cinquante-neuvième Revue du Web, commençons par rendre une petite visite à la jeune start-up allemande Festo, spécialisée dans le développement et dans l’innovation des mouvements robotiques. Dernier né de leur laboratoire de recherche, le bien-nommé « BionicKangaroo », un kangourou robotique de presque 7 kilos dont le fonctionnement est pour le moins léché, et qui reproduit assez fidèlement le saut caractéristique du célèbre marsupial.

Équipé de deux moteurs au niveau des hanches et d’un moteur pour articuler la queue, le kangourou bionique de Festo allie intelligemment des actionneurs électriques et pneumatiques, offrant à l’ensemble du système un grand dynamisme. La stabilité du saut surprend, de l’impulsion jusqu’à la réception, dans un cycle d’une étonnante fluidité. En l’air, les jambes se placent en avant pour assurer une bonne réception tandis que de menus ajustements de la position de la queue permettent de contrôler l’équilibre en vol. Le contact avec la terre ferme retend les pattes arrières pour amorcer le prochain saut.

Le kangourou bionique vient s’ajouter au bestiaire déjà fantastique de Festo, composé d’un goéland robot dont nous vous parlions ici et d’une très élégante libellule robotique que vous pouvez retrouverlà.

« Sepios », l’élégant poisson robotique aux quatre nageoires :

Les étudiants de l’Institut fédéral suisse de technologie ont de la ressource… S’inscrivant dans la tendance générale du biomimétisme, le projet d’étude de nos jeunes voisins s’inspire des mouvements de la seiche pour aboutir à son mode de propulsion unique à quatre nageoires (qui semble pourtant rappeler l’élégance aérienne d’un gros nudibranche rouge vif, la « danseuse espagnole »). Se distinguant des autres robots nautiques par sa faculté à se mouvoir aisément dans toutes les directions, il fait également preuve d’une très grande maniabilité.

Le mouvement de chaque nageoire est rendu possible par neuf servomoteurs, savamment coordonnés afin de reproduire ce mouvement, cette onde progressive et fluide si particulière. La bestiole, d’une longueur de 70 centimètres pour moins d’un mètre d’envergure, ferait si peu de remous qu’elle paraît idéale pour observer discrètement la vie marine, que ce soit à des fins scientifiques ou pour effectuer des prises de vue, en se cantonnant à une profondeur maximale de dix mètres. « Sepios » pourra mettre à profit son heure et demie d’autonomie pour se fondre dans le décor…

Par Moonzur Rahman