Les robots à plusieurs pattes inspirés des mille-pattes peuvent traverser n’importe quel terrain

Des chercheurs du Georgia Institute of Technology aux États-Unis ont développé plusieurs robots inspirés de notre ami insecte aux longues jambes, le mille-pattes.

Les mille-pattes sont connus pour leur marche agitée. Avec des dizaines à des centaines de pattes, ils peuvent traverser n’importe quel terrain sans s’arrêter.

L’équipe d’ingénieurs a développé une nouvelle théorie de la locomotion à plusieurs pattes et créé des modèles robotiques à plusieurs pattes, découvrant que le robot avec des pattes redondantes pouvait se déplacer sur des surfaces inégales sans aucune technologie de détection ou de contrôle supplémentaire comme le prévoyait la théorie. Ces robots peuvent se déplacer sur des terrains complexes et cahoteux – et il est possible de les utiliser pour l’agriculture, l’exploration spatiale et même la recherche et le sauvetage.

“Quand vous voyez un mille-pattes qui se précipite, vous voyez essentiellement un animal qui habite un monde très différent de notre monde de mouvement”, a déclaré Daniel Goldman, professeur de la famille Dunn à l’École de physique. « Notre mouvement est largement dominé par l’inertie. Si je balance ma jambe, j’atterris sur mon pied et j’avance. Mais dans le monde des mille-pattes, s’ils arrêtent de remuer les parties de leur corps et leurs membres, ils arrêtent de bouger instantanément.

Baxi Chong, chercheur postdoctoral en physique, “Nous avons commencé ce projet pour voir ce qui se passerait si nous avions plus de jambes sur le robot : quatre, six, huit jambes et même 16 jambes.”

L’équipe a développé une théorie qui propose que l’ajout de paires de jambes au robot augmente sa capacité à se déplacer de manière robuste sur des surfaces difficiles – un concept qu’ils appellent la redondance spatiale. Cette redondance permet aux jambes du robot de réussir par elles-mêmes sans avoir besoin de capteurs pour interpréter l’environnement.

Si une jambe faiblit, l’abondance des jambes faiblit ; l’abondance de jambes le maintient en mouvement malgré tout. En effet, le robot devient un système fiable pour se transporter et même transporter une charge de A à B sur des terrains difficiles ou « bruyants ». Le concept est comparable à la façon dont la ponctualité peut être garantie sur le transport à roues si la voie ou le rail est suffisamment lisse mais sans avoir à concevoir l’environnement pour créer cette ponctualité.

“Avec un robot bipède avancé, de nombreux capteurs sont généralement nécessaires pour le contrôler en temps réel”, dit Chong. « Mais dans des applications telles que la recherche et le sauvetage, l’exploration de Mars ou même les micro-robots, il est nécessaire de piloter un robot avec une détection limitée. De nombreuses raisons justifient de telles initiatives sans capteur. Les capteurs peuvent être coûteux et fragiles, ou les environnements peuvent changer si rapidement qu’ils ne permettent pas un temps de réponse suffisant entre le capteur et le contrôleur.

Les chercheurs ont mené une série d’expériences pour tester ce robot, où ils ont construit des terrains pour imiter un environnement naturel incohérent. Ils ont ensuite testé le robot en augmentant son nombre de jambes de deux à chaque fois, en commençant par six et finalement en passant à 16. Comme le prévoyait la théorie, le robot pouvait se déplacer plus agilement sur le terrain à mesure que le nombre de jambes augmentait, même sans capteurs. Finalement, ils ont testé le robot à l’extérieur sur un terrain réel, où il a pu traverser une variété d’environnements.

“C’est vraiment impressionnant de voir la compétence du robot à plusieurs pattes pour naviguer à la fois sur des terrains de laboratoire et dans des environnements extérieurs”, a dit Juntao He, un doctorat. étudiant en robotique. “Alors que les robots bipèdes et quadrupèdes dépendent fortement des capteurs pour traverser un terrain complexe, notre robot à plusieurs pattes utilise la redondance des pattes et peut accomplir des tâches similaires avec un contrôle en boucle ouverte.”

Les chercheurs veulent maintenant affiner le robot et déterminer le nombre optimal de jambes pour obtenir un mouvement sans détection d’une manière qui soit rentable tout en conservant les avantages.

Référence de la revue :

1. Baxi Chong, Juntao He, Shengkai Li, Eva Erickson, Kelimar Diaz, Tianyu Wang, Daniel Soto et Daniel I. Goldman. Autopropulsion par glissement : nage par friction dans les locomoteurs à plusieurs pattes. PNAS, 2023 ; DOI : 10.1073/pnas.2213698120