Récemment, des scientifiques de l'Université norvégienne des sciences et technologies (NTNU) et de l'Institut indien de technologie de Bombay ont mis au point TRACEPaw, une patte artificielle innovante équipée de capacités de détection sensorielle. L'objectif de cette avancée est d'améliorer l'adaptabilité des robots quadrupèdes à divers terrains en leur permettant de reconnaître et de réagir aux caractéristiques du sol.
Cette nouvelle patte, dont les détails sont disponibles dans dans un article publié sur le serveur de préimpression arXiv, a été spécifiquement élaborée pour évaluer la force exercée sur sa surface depuis le sol environnant. Les chercheurs, dont Tejal Barwal et Jorgen Anker Olsen et Kostas Alexis, ont d'ailleurs évoqué l'importance cruciale d'une réaction robuste face aux terrains complexes, comme en témoignent leurs travaux antérieurs dans le cadre du DARPA Subterranean Challenge. Leur participation au concours avec le robot à pattes ANYmal a été décisive. Elle démontre que l'enrichissement de la perception du robot par le biais de pattes sensorielles pouvait significativement accroître la fiabilité et l'adaptabilité du contrôle de la locomotion.
Surmonter les défis des terrains complexes dans la robotique quadrupède
Les difficultés rencontrées par les robots quadrupèdes sur des terrains inégaux et complexes ont été largement documentées. Les terrains difficiles peuvent entraver les mouvements des robots et perturber leur capacité à détecter efficacement leur environnement en créant des occlusions. Les chercheurs ont donc cherché à développer des méthodes informatiques capables de reconnaître les terrains. Mais aussi de moduler les mouvements des robots en conséquence pour optimiser leur locomotion.
Le nouveau système, appelé TRACEPaw, se distingue par sa capacité à recueillir des informations détaillées sur le terrain en temps réel. Intégré au bas d'une jambe robotique, TRACEPaw utilise un effecteur hémisphérique en silicone, une micro-caméra et un microphone pour estimer les vecteurs de force 3D et reconnaître divers types de terrain, tels que le gravier, la neige et le sable.
L'effecteur de la patte réagit aux forces de contact en se déformant, tandis que la micro-caméra capture des images de la surface déformée à l'intérieur de la chaussure. Simultanément, le microphone enregistre les signaux audio lors de l'interaction entre la patte et le terrain.
TRACEPaw : une technologie de détection révolutionnaire mais économique
DAlexis, le système de détection TRACEPaw offre plusieurs avantages. Tout d'abord, il collecte une variété de données sensorielles, en particulier celles du terrain en dessous. Ce qui permet d'améliorer la capacité des robots à reconnaître et à s'adapter à des terrains spécifiques. Puis, il utilise des composants électroniques disponibles dans le commerce. Ce qui facilite sa fabrication à grande échelle et à moindre coût.
Les performances de TRACEPaw ont alors été évaluées lors d'expériences en laboratoire. Elles montrent des résultats prometteurs et l'équipe dirigée par Alexis souligne que cette approche, combinant des modèles d'apprentissage supervisé pour l'estimation de la force 3D basée sur la vision et la classification audio des sols, permet une détection, un calcul et une inférence en temps réel.
TRACEPaw et l'Avenir des Robots à Pattes en Milieux Réels
Cette patte sensorielle pourrait ouvrir la voie au déploiement de robots à pattes dans des contextes réels. À savoir des missions de recherche et de sauvetage ou d'exploration. Les chercheurs ont également l'intention de perfectionner leur système en entraînant l'algorithme sous-jacent sur davantage de données. Cela afin d'affiner ses capacités d'estimation de force et de classification des sols.
Dans leurs futurs travaux, ils envisagent d'améliorer la compréhension environnementale du système. Ils espèrent pouvoir incorporer les données de l'IMU embarquée. Donc de fournir des informations sur la pente du terrain et la direction des forces. Alexis est son équipe prévoient également d'évaluer les performances du système sur des terrains plus complexes. Mais aussi d'intégrer TRACEPaw avec un robot physique à pattes pour une évaluation complète dans des scénarios réels.
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