Doux

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Le domaine de la robotique a parcouru un long chemin depuis l'activation de Sophia de Hanson Robotics en 2016. Nous disposons désormais de robots humains et expressifs tels qu'Ameca d'Engineered Arts et le robot russe Alex. Mais nous avons également des robots ressemblant à des animaux, tels que le poisson IA MIRO d'AIRO qui peut nager dans l'eau, et le chien robot Sparky de Hengbot qui possède des membres musculo-squelettiques.

Aujourd'hui, un groupe de chercheurs de l'Université DePaul de Chicago a développé un phoque robotique à membres mous en étudiant la locomotion des pinnipèdes. Les pinnipèdes sont un groupe de mammifères marins, tels que les otaries et les phoques, qui utilisent leurs nageoires pour se déplacer.

Les robots aux membres souples peuvent effectuer plusieurs tâches que les robots traditionnels ne peuvent pas effectuer, comme manœuvrer dans des espaces étroits et manipuler des objets délicats. De plus, ils s’adaptent mieux aux environnements changeants car ils peuvent tolérer les chutes, ce qui les rend plus sûrs pour travailler en présence d’humains.

En raison de ces avantages, ils ont plusieurs applications potentielles, telles que la surveillance, la recherche et le sauvetage, ainsi que l’exploration des fonds marins ou planétaires. Cependant, la technologie actuelle présente de nombreux inconvénients, tels qu’une charge utile limitée, une faible dextérité des membres, des trajectoires de marche minimales et des degrés de liberté limités.

Dimuthu DK Arachchige et al./arXiv

Les chercheurs ont été motivés par ces inconvénients pour construire un robot aux membres souples inspiré des mouvements des pinnipèdes. Leur robot possède deux membres antérieurs et un membre postérieur (ou arrière) pour les déplacements terrestres, comme les morses, les otaries ou les phoques.

Chacun des membres du robot mesure 9,5 pouces (~ 24,1 cm) de long et 1,5 pouces (~ 3,8 cm) de large, entraîné par des actionneurs musculaires pneumatiques (PMA). Les PMA sont des appareils souples et flexibles qui utilisent de l’air sous pression pour générer du mouvement et s’inspirent de la structure et de la fonction des muscles biologiques.

Les membres du joint robot peuvent être remplis de liquide pour les rendre rigides, puis vidés pour les rendre plus flexibles. C'est ainsi qu'il bouge et change de direction. L’ensemble de la structure est recouvert d’une coque et d’une colonne vertébrale solides pour la protéger.

Les mouvements exacts du robot mou peuvent être vus dans cette vidéo partagée par le premier auteur de l'étude, Dimuthu DK Arachchige.

Comme on peut le voir, le robot aux membres mous présente de nombreuses allures différentes, notamment ramper vers l'avant et vers l'arrière, ramper et tourner vers la gauche et la droite, tourner sur place (dans le sens des aiguilles d'une montre et dans le sens inverse des aiguilles d'une montre) et tourner de manière agressive dans les deux sens.

Cette large gamme de mouvements lui permet de sauter par-dessus des terrains accidentés et des obstacles, ce que les robots traditionnels basés sur des créatures à quatre pattes ne peuvent pas faire. Les chercheurs prévoient de travailler sur les démarches dynamiques à l’avenir.

Résumé de l'étude :

La locomotion sur pattes est un sous-domaine très prometteur mais peu étudié dans le domaine de la robotique douce. Les membres souples des robots aux membres souples offrent de nombreux avantages, notamment la capacité de réguler les impacts, de tolérer les chutes et de naviguer dans des espaces restreints. Ces robots ont le potentiel d’être utilisés pour diverses applications, telles que la recherche et le sauvetage, l’inspection, la surveillance, etc. L’état de l’art est encore confronté à de nombreux défis, notamment des degrés de liberté limités, un manque de diversité dans les trajectoires de marche, une dextérité insuffisante des membres et des capacités de charge utile limitées. Pour relever ces défis, nous développons un robot modulaire à membres souples capable d'imiter la locomotion des pinnipèdes. En utilisant une approche de conception modulaire, nous visons à créer un robot offrant des degrés de liberté améliorés, une diversité de trajectoires de marche, une dextérité des membres et des capacités de charge utile. Nous dérivons un modèle cinématique complet à base flottante du robot proposé et l'utilisons pour générer et valider expérimentalement diverses allures de locomotion. Les résultats montrent que le robot proposé est capable de reproduire efficacement ces démarches. Nous comparons les trajectoires de locomotion sous différents paramètres de marche avec les résultats de notre modélisation pour démontrer la validité de nos modèles de marche proposés.