Nous avons vu des robots imprimés en 3D capables d’effectuer un large éventail de tâches, allant du tatouage du bras d’une personne et de la sonnerie d’un gong à l’aspirateur, à la construction de maisons et à la tonte de gazon. Mais les robots capables d’effectuer des mouvements complexes, tels que sauter, marcher et naviguer sur différents types de terrain, sont soit trop chers, soit trop simples à faire très bien. Mais un nouveau robot open source pourrait changer cela.

Des chercheurs de la NYU Tandon School of Engineering, de son laboratoire Machines in Motion et de l’Institut allemand Max Planck pour les systèmes intelligents (MPI-IS) ont travaillé ensemble pour créer un robot à quatre pattes, nommé Solo 8, qui a à peu près la taille d’un chien, rapidement et facile à assembler, relativement peu coûteux et pas du tout effrayant. Mais la meilleure chose à propos du robot est qu’il est open source, ce qui signifie que d’autres laboratoires de recherche peuvent facilement le reproduire et le modifier.

Exemple de séquences de mouvement: a) Les jambes peuvent basculer entre les quatre configurations de genou, b) avec une fonction de rotation de l’articulation de la hanche de plus de 360 ​​° et peu d’espace pour naviguer, les jambes peuvent être tournées d’abord vers l’arrière puis sur une marche, c) au cas où le robot tombe sur le dos, il peut orienter les jambes et se tenir debout sans tourner le tronc.

Ludovic Righetti, professeur agrégé de génie électrique et informatique et de mécanique et génie aérospatial à NYU Tandon, a dirigé l’équipe collaborative Solo 8 dans sa mission de rendre l’enseignement et la recherche en robotique plus accessibles. Soutenus par l’Open Dynamic Robot Initiative, les chercheurs de Righetti et MPI-IS Felix Grimminger et Alexander Badri-Spröwitz ont démarré le projet en 2016 avec un financement de la subvention de démarrage ERC de Righetti.

Avance rapide jusqu’à aujourd’hui et un article sur leur travail, qui a été accepté pour publication dans Robots et lettres d’automatisation journal, a été récemment présenté à la Conférence internationale virtuelle sur la robotique et l’automatisation (ICRA).

«Nous présentons un nouveau système de jambe à couple contrôlé open source avec une jambe avec un module d’actionneur à faible coût et de faible complexité», explique le résumé. «Nous présentons également un nouveau capteur de contact avec le pied qui convient aux mouvements avec les jambes soumises à des chocs violents. Un robot à quatre pieds de 2,2 kg avec une grande amplitude de mouvement est assemblé à partir de huit modules d’actionneurs identiques et de quatre pieds inférieurs avec des capteurs de contact au pied. L’utilisation de l’impression 3D standard dans les pièces en plastique et dans le commerce se traduit par un robot léger et peu coûteux qui permet une distribution et une duplication rapides dans l’environnement de recherche. « 

Solo 8 fonctionne comme un robot beaucoup plus cher: ses articulations activées et ses moteurs à couple contrôlé lui permettent d’aller dans plusieurs directions, de sauter et de reprendre en cas de retournement.

«Solo a de nouvelles possibilités que nous souhaitons explorer à l’avenir. Il a une large gamme de mouvement, par exemple », a déclaré Grimminger. «Lorsque le robot tombe sur le dos, il peut configurer les jambes dans l’autre sens et simplement se lever. Ou il peut sauter jusqu’à 65 cm à partir d’une hauteur debout de 24 cm. « 

Module d’actionneur sans balais (a) assemblé, (b) pièces détachées. Moteur BLDC (1), structure de coque imprimée en 3D en deux parties (2), codes haute résolution (3), courroies de distribution (4) et arbre de sortie (5). Moteur sans balais (6), encodeur optique (7), courroies de distribution (8), roulements (9), fixations (10), pièces usinées (11) et pièces imprimées en 3D (12). À l’exception de 11, toutes les pièces sont disponibles dans le commerce ou imprimables en 3D. L’arbre du moteur et les poulies (11) peuvent être usinés à partir d’un matériau de palier. (c) Composants pour le contact avec la jambe et le pied.

Pesant un peu plus de deux kg, le Solo 8 a un rapport puissance / poids plus élevé que la plupart des autres robots à quatre pattes, ce qui le rend plus sûr et plus facile à manipuler dans un laboratoire, et vous pouvez même le transporter dans un sac à dos. Tous ses composants peuvent être achetés ou imprimés en 3D, et l’équipe a rendu les fichiers de conception disponibles gratuitement sur GitHub sous la licence de clause BSD 3. D’autres chercheurs bénéficieront de la décision de l’équipe de concevoir le robot comme une plate-forme open source, car ils sont capables de collecter et de partager les données de leurs propres expériences, ce qui accélère les progrès de la technologie robotique.

Righetti a déclaré: « De nombreuses universités nous ont déjà contactés et veulent faire une copie de notre robot et l’utiliser comme plateforme de recherche. »

Un exemple est le département d’inférence empirique de MPI-IS, qui utilise la plate-forme pour développer des doigts robotiques capables de manipuler des objets. D’autres domaines potentiels de recherche comprennent les mouvements extrêmement dynamiques, tels que le comportement de parkour; étude du mouvement animalier des membres manipulation de l’environnement, comme pousser des boutons; intégration de robots avec une technologie de communication avancée; et le renforcement des apprentissages pour les comportements dynamiques et complexes.

«Notre plate-forme de robot est une bonne base pour le prototypage rapide et la construction de matériel haute performance. En retour, nous en bénéficions car d’autres chercheurs peuvent contribuer au projet; Par exemple. Par exemple, des collègues du LAAS-CNRS en France ont développé une carte électronique pour communiquer avec le robot via WiFi. Des algorithmes complexes de contrôle et d’apprentissage peuvent également être testés rapidement sur la plate-forme, ce qui réduit le temps entre l’idée et la validation expérimentale », a expliqué Righetti. «Cela simplifie grandement nos recherches et notre approche open source nous permet de comparer des algorithmes avec d’autres laboratoires. Dans mon laboratoire ici à New York, nous avons développé des algorithmes d’optimisation de mouvement très efficaces, mais les tester sur un robot complexe et lourd peut facilement prendre six mois de travail pour plusieurs chercheurs, alors que cela peut être plus facilement fait avec Solo. C’était très important pour nous. « 

Alors, comment l’équipe a-t-elle procédé pour créer Solo 8? Badri-Spröwitz a déclaré que cela nécessitait « un large éventail d’expertise » et plusieurs années de travail acharné:

«Notre plateforme est la connaissance combinée de plusieurs équipes. Désormais, n’importe quel laboratoire du monde entier peut se connecter en ligne, télécharger les fichiers, imprimer les pièces et acheter les autres composants du catalogue. Et n’importe qui peut ajouter des fonctionnalités supplémentaires en quelques semaines supplémentaires. C’est fait – vous avez un robot de classe mondiale. « 

Mais tout ce travail a porté ses fruits, car Badri-Spröwitz estime que d’autres équipes de recherche peuvent facilement créer leurs propres versions de Solo 8 pour seulement quelques milliers d’euros. Le robot porte le nom de ses huit articulations activées, qui permettent à chaque jambe de changer sa longueur et son angle; cependant, les tests sur la dernière version du robot ont été effectués avec trois degrés de liberté par. jambes, un total de 12. Cela le rend beaucoup plus polyvalent et capable d’exécuter des comportements plus complexes, comme marcher sur le côté.

Il dispose également de moteurs à couple contrôlé qui agissent comme les tendons et les muscles élastiques d’un animal – cela permet au Solo 8 de se déplacer avec «un comportement de ressort».

Notez que le robot utilise des ressorts virtuels, pas des ressorts mécaniques. Et en tant que ressorts virtuels, ils peuvent être programmés », a expliqué Badri-Spröwitz. « Par exemple, vous pouvez régler la rigidité du ressort de doux à dur, ce qui est intéressant car nous voyons une rigidité variable chez les humains et les animaux, et avec une rigidité ajustée, le robot atteint un comportement de mouvement adaptatif et robuste. »

Les projets open source comme celui-ci sont vraiment conformes à la philosophie de la communauté des producteurs – en partageant nos connaissances avec les autres au lieu de les garder pour nous, nous pouvons travailler ensemble pour réaliser de grandes choses et même sauver des vies.



Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *