Des essaims de robots simples et interactifs ont le potentiel de débloquer des capacités insidieuses pour effectuer des tâches complexes. Cependant, amener ces robots à réaliser une véritable ruche car l’idée de coordination s’est encore avérée être un obstacle. Pour tenter de changer cela, une équipe du laboratoire d’informatique et d’intelligence artificielle du MIT a proposé un schéma étonnamment simple: des cubes robots auto-assemblés appelés blocs M qui peuvent grimper les uns sur les autres, sauter dans les airs et rouler sur le sol.

Six ans après la première itération du projet, les robots peuvent désormais «communiquer» les uns avec les autres en utilisant un système de type code-barres de chaque côté du bloc qui permet aux modules de s’identifier. La flotte autonome de 16 blocs peut désormais effectuer des tâches ou des comportements simples, tels que former une ligne, suivre des flèches ou suivre des lumières.

Utiliser la vitesse

À l’intérieur de chaque bloc M modulaire se trouve un volant moteur qui se déplace à 20 000 tr / min et utilise un couple angulaire lorsque le volant est freiné. Sur chaque bord et chaque face se trouvent des aimants permanents qui permettent à deux cubes de se fixer l’un à l’autre.

Version M-Blocks 2.0

La nouvelle version des blocs robotiques modulaires M-Block du MIT contient un système de type code-barres pour la communication entre les blocs. Image: MIT CSAIL

Alors que les cubes ne peuvent pas être manipulés aussi facilement que, par exemple, à partir du jeu vidéo Minecraft, l’équipe envisage de fortes applications dans les opérations de secours et de secours en cas de catastrophe. Imaginez un bâtiment en feu où un escalier a disparu. À l’avenir, vous pouvez imaginer simplement jeter des blocs M sur le sol et les voir agrandir un escalier temporaire pour monter au plafond ou descendre au sous-sol pour sauver les victimes.

En plus des secours en cas de catastrophe, les chercheurs envisagent d’utiliser les blocs pour des choses comme les jeux, la fabrication et les soins de santé.

«La particularité de notre approche est qu’elle est peu coûteuse, robuste et potentiellement plus facile à mettre à l’échelle jusqu’à un million de modules», déclare CSAIL Ph.D. l’étudiant John Romanishin, auteur principal d’un nouvel essai sur le système. Les blocs M peuvent se déplacer de manière générale. D’autres systèmes robotiques ont des mécanismes de mouvement beaucoup plus compliqués qui nécessitent de nombreuses étapes, mais notre système est plus évolutif et plus rentable. « 

Romanishin a co-écrit l’essai avec Daniela Rus, professeur au MIT et directrice du CSAIL, et l’étudiant John Mamish de l’Université du Michigan. Ils présenteront le document sur les M-Blocks à la conférence internationale de l’IEEE sur les robots et systèmes intelligents en novembre à Macao, en Chine.

Faire des mouvements

Les systèmes robotiques modulaires précédents gèrent généralement les mouvements à l’aide de modules unitaires avec de petits bras de robot, appelés actionneurs externes. Ces systèmes nécessitent beaucoup de coordination, même pour les mouvements les plus simples, avec plusieurs commandes pour un saut ou un saut.

Du côté des communications, d’autres tentatives ont impliqué l’utilisation de la lumière infrarouge ou des ondes radio, qui peuvent rapidement devenir maladroites: si vous avez beaucoup de robots dans une petite zone et qu’ils essaient tous de s’envoyer des signaux, cela ouvre un canal désordonné pour les conflits et la confusion.

Les chercheurs imaginent que les blocs M peuvent être utilisés pour créer des choses comme des escaliers en cas d’urgence. Image: MIT CSAIL

Lorsqu’un système utilise des signaux radio pour communiquer, les signaux peuvent interférer les uns avec les autres lorsqu’il y a plusieurs radios dans un petit volume.

En 2013, l’équipe a élargi son mécanisme pour les M-Blocks. Ils ont créé des cubes avec six faces qui se déplacent à l’aide de quelque chose appelé «forces d’inertie». Cela signifie qu’au lieu d’utiliser des bras mobiles qui aident à connecter les structures, les blocs ont une masse à l’intérieur d’eux qu’ils « projetent » vers le côté du module, ce qui fait tourner et bouger le bloc.

Mouvement M-Block

Chaque module peut se déplacer dans quatre directions principales lorsqu’il est placé sur l’une des six faces, ce qui donne 24 directions de mouvement différentes. Sans armes légères et accessoires dépassant des blocs, il leur est beaucoup plus facile de rester à l’abri des blessures et d’éviter les collisions.

Sachant que l’équipe avait surmonté les barrières physiques, le défi critique persistait: comment faire communiquer ces cubes et identifier de manière fiable la configuration des modules adjacents?

Romanishin a mis au point des algorithmes conçus pour aider les robots à effectuer des tâches simples ou des «comportements», ce qui les a conduits à l’idée d’un système de type code-barres où les robots peuvent sentir l’identité et le visage auxquels ils sont connectés.

Dans une expérience, l’équipe a transformé les modules en une ligne à partir d’une structure aléatoire, et ils ont vu si les modules pouvaient déterminer la manière spécifique dont ils étaient connectés les uns aux autres. S’ils ne le faisaient pas, ils devraient choisir une direction et rouler de cette façon jusqu’à ce qu’ils se retrouvent à la fin de la ligne.

Essentiellement, les blocs ont utilisé la configuration de la façon dont ils sont connectés les uns aux autres pour contrôler le mouvement qu’ils choisissent de déplacer – et 90% des blocs M ont réussi à entrer dans une ligne.

L’équipe note qu’il était très difficile d’étendre l’électronique, en particulier lors de la tentative d’assemblage de matériel complexe dans un si petit boîtier. Pour faire des essaims M-Block une réalité plus grande, l’équipe veut exactement cela – de plus en plus de robots créeront des essaims plus grands avec des possibilités plus fortes pour différentes structures.

«M représente le mouvement, l’aimant et la magie», dit Rus. « Mouvement car les cubes peuvent se déplacer en sautant. Aimant parce que les cubes peuvent être connectés à d’autres cubes avec des aimants, et une fois connectés, ils peuvent se déplacer ensemble et se connecter aux structures de montage. Magique parce que nous ne voyons aucune pièce en mouvement, et le cube semble être entraîné par la magie. « 

Le projet a été soutenu en partie par la National Science Foundation et Amazon Robotics.

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