Un modèle qui pourrait élargir les capacités de manipulation des robots à quatre pattes
Les systèmes robotiques sont devenus de plus en plus sophistiqués au cours des dernières décennies, évoluant de robots rigides rudimentaires à une large gamme de robots mous, humanoïdes et inspirés des animaux. Les robots à pattes, en particulier les quadrupèdes, se sont révélés particulièrement prometteurs pour accomplir des tâches simples au niveau du sol, telles que l'exploration d'environnements et le transport d'objets.
Malgré leur promesse, la plupart des robots à pattes sont encore limités en termes d’interaction avec les objets et les humains dans leur environnement. De plus, ceux qui font preuve de compétences plus avancées en manipulation d’objets sont généralement équipés de composants supplémentaires et parfois encombrants, tels que des bras robotiques dédiés ou des pinces.
Une équipe de chercheurs de l’ETH Zurich a récemment introduit un nouveau modèle basé sur l’apprentissage par renforcement qui pourrait permettre aux robots à quatre pattes d’interagir de manière innovante avec leur environnement, sans nécessiter de bras ou de manipulateurs supplémentaires. Leur article, publié sur le serveur de prépublication arXivmontre que ce modèle pourrait permettre à des robots quadrupèdes d'accomplir des tâches plus avancées, comme ouvrir un réfrigérateur et déplacer des objets.
« L'idée d'utiliser des jambes robotiques pour la manipulation existe depuis un certain temps », a déclaré Philip Arm, co-auteur de l'article, à Tech Xplore. « Par exemple, les jambes robotiques ont été utilisées pour effectuer des inspections ou pour jouer au football. Cependant, la plupart de ces approches visaient une seule tâche. »
L'objectif principal des travaux récents d'Arm et de ses collègues était de développer une approche polyvalente qui permettrait aux robots à pattes de s'attaquer à un plus large éventail de problèmes du monde réel. Le modèle qu’ils ont développé a été formé à l’aide de l’apprentissage par renforcement, une technique bien connue et largement utilisée au sein de la communauté robotique.
« Le robot est chargé d'amener son pied dans la position souhaitée, ce qu'il fait plusieurs fois lors d'une simulation, apprenant et améliorant ses compétences au fil du temps », a expliqué Arm. « Nous avons modifié certains paramètres dans les simulations que nous avons effectuées, comme l'endroit où le pied doit être placé et la force avec laquelle le robot est dérangé lorsqu'il tente d'atteindre la cible. Grâce à cette approche, le robot est devenu très robuste face aux incertitudes auxquelles il serait confronté. le vrai monde. »
Lors des premières expériences, le modèle des chercheurs s'est avéré très performant, permettant à un robot à quatre pattes d'accomplir efficacement des tâches de manipulation d'objets qu'il ne pouvait pas accomplir auparavant, notamment ouvrir la porte d'un réfrigérateur, transporter des objets, appuyer sur un bouton, repousser des obstacles. de son chemin et ramasser des pierres sur le sol.
Contrairement à d'autres approches visant à améliorer les compétences de manipulation d'objets des robots quadrupèdes, le modèle apprend aux robots à utiliser tout leur corps lorsque cela est nécessaire (par exemple, se pencher en avant pour atteindre un bouton avec l'un de ses pieds).
« Nous avons découvert que le modèle apprend même à un robot à sauter pour atteindre une cible située à quelques mètres », a déclaré Arm. « Nous avons en fait été surpris par le nombre de tâches que nous pouvions résoudre avec le pied du robot, y compris l'ouverture d'une porte de réfrigérateur. Pour l'instant, le robot est toujours téléopéré, mais si nous parvenons à automatiser bon nombre de ces tâches, il étendra la gamme d'applications de des robots à pattes sans qu'il soit nécessaire de changer leur matériel.
Le nouveau modèle informatique développé par Arm et ses collaborateurs pourrait bientôt être encore amélioré et entraîné à des tâches supplémentaires. Une fois perfectionné et validé dans des scénarios robotiques entièrement automatisés, il pourrait élargir considérablement les applications réelles des robots à pattes, en permettant par exemple aux robots utilisés pour effectuer des inspections d'entrepôts ou d'infrastructures d'appuyer sur des boutons, de déplacer des leviers et d'ouvrir des portes de manière indépendante.
Dans leurs prochaines études, les chercheurs continueront à travailler dans ce sens, en augmentant l'autonomie de leur approche et en essayant d'automatiser davantage de tâches, notamment la saisie d'objets et l'ouverture d'autres types de portes.
