Des robots collaboratifs s'associent pour construire des stations spatiales et sauver des vies

Les structures comme la Station spatiale internationale sont trop grandes et trop lourdes pour être construites sur Terre puis lancées sur Terre d’un seul tenant. Au lieu de cela, l’ISS a été assemblée dans l’espace comme un ensemble Lego géant, à l’aide de grands modules livrés via plusieurs lancements de fusées sur une période de 12 ans. C’est déjà assez difficile lorsqu’il s’agit d’une structure conçue pour flotter en orbite terrestre. Mais qu’en est-il lorsque l’exploration spatiale passe à l’étape suivante et que l’humanité souhaite construire des constructions complexes plus loin, comme sur Mars ?

C'est là qu'un nouveau projet du MIT entre en jeu. Incarnant le mantra « le travail d'équipe fait fonctionner le rêve », il présente un système de minuscules robots collaboratifs – surnommés « relatif ». des robots – qui pourraient un jour travailler ensemble pour construire des structures hautes performances, allant des avions aux maisons en passant par l’espace colonies.

Les robots en forme de V, appelés Bipedal Isotropic Lattice Locomoting Explorers (ou BILL-E), ressemblent à des bras miniatures. Se déplaçant comme des vers pouces, ils peuvent assembler de petites pièces modulaires tridimensionnelles, appelées voxels, en structures plus grandes. De la même manière qu'une image de toute complexité peut être reproduite à l'écran à l'aide d'un simple carré pixels, l’idée des créateurs de BILL-E est que les robots pourraient réaliser la même chose dans le monde en trois dimensions. Chaque voxel peut être capté et placé en position par les robots, puis connecté à l'aide d'un système de verrouillage spécial faisant partie de chaque unité de construction.

"Nos robots peuvent construire des structures plus grandes et plus précises qu'eux", a déclaré à Digital Trends Benjamin Jenett, l'un des principaux chercheurs du projet. « Il n’y a pas d’augmentation des coûts pour l’infrastructure au-delà de la fabrication des composants voxels individuels et des robots simples. En ce sens, la complexité géométrique a un coût minime, voire nul. L'assemblage robotique relatif utilise une procédure simple et reproductible pour produire des structures hautes performances à la demande, où un assemblage unique constitue l'assemblage final.

Le travail d’équipe fait fonctionner le rêve du robot

Il ne fait aucun doute que les robots BILL-E du MIT, qui créent des voxels, sont passionnants. Mais l’aspect le plus passionnant de ces études est peut-être ce qu’elles suggèrent sur la prochaine frontière pour les robots. Depuis plus d'un demi-siècle, au moins depuis que les chercheurs de SRI International ont construit le premier robot mobile polyvalent, les ingénieurs ont été à juste titre enthousiasmés par la possibilité d’utiliser des robots.

Aujourd’hui, les robots sont utilisés dans de nombreuses applications. Les gens qui les construisent promettent qu’ils seront capables d’effectuer les travaux ennuyeux, sales, dangereux et coûteux pour lesquels les humains sont moins adaptés. Mais même si un robot peut être utile, il est de plus en plus équipes de robots qui offrent un aperçu de l'endroit où ils peuvent être les plus utiles. La preuve que des équipes de machines peuvent triompher est évidente à toutes les échelles. Il existe des petits robots comme les robots relatifs développés par le MIT. Cependant, ces mêmes principes de collaboration s’appliquent également aux robots plus gros.

L'année dernière, Boston Dynamics a publié une courte vidéo dans lequel deux robots SpotMini ont travaillé ensemble pour atteindre un objectif commun: ouvrir la porte d'un bureau. Il s’agit d’une illustration contrainte et simplifiée de la collaboration, mais elle montre néanmoins à quel point de multiples les machines peuvent travailler ensemble pour effectuer des tâches qui auraient été bien plus difficiles, voire impossibles, sur les leurs.

Il existe une grande variété de problèmes que ces robots collaboratifs promettent de résoudre. Dans certains cas, il s’agit d’éviter ou de supprimer des obstacles, comme dans le cas des SpotMinis qui ouvrent les portes. Dans d’autres, il peut s’agir d’explorer de vastes zones à l’aide de plusieurs robots suivant chacun leur propre chemin, mais coordonnés de manière à couvrir une vaste zone sans se marcher sur les pieds. Cela peut être utile pour des choses comme la cartographie. Cela peut également permettre aux robots d'améliorer leurs capacités, en apprenant par essais et erreurs, puis en transmettant ces informations aux autres membres du groupe; permettant à toutes les personnes impliquées de croître plus intelligemment à un rythme plus rapide.

Les équipes de robots sont partout

Les exemples de robots collaboratifs en équipe sont omniprésents. À l'Université Columbia de New York, le professeur Hod Lipson et son équipe ont développé un essaim de robots en forme de disque qui peuvent se connecter ensemble pour former une variété de facteurs de forme différents. Par exemple, s’il doit se déplacer à travers un espace, les robots peuvent se réorganiser dans une forme qui leur permet de le traverser, avant de se réassembler pour former une structure plus large de l’autre côté.

Pendant ce temps, dans le cadre du programme Innovative Advanced Concepts de la NASA, la célèbre agence spatiale est travailler sur un projet tournant autour d’un groupe de robots appelés « cobots ». Ces cobots peuvent travailler en équipe pour explorer des zones telles que des grottes, mais également travailler ensemble pour rendre possibles de nouveaux types de locomotion. Un jour, la NASA espère qu’ils pourront être utilisés pour explorer d’autres planètes.

Ces approches sont incroyablement passionnantes. Cependant, dans les deux exemples, les robots utilisés sont identiques les uns aux autres. Cela ne doit pas nécessairement être le cas. En fait, dans de nombreux scénarios, il pourrait être plus utile que les équipes de robots soient composées de robots dotés de compétences très différentes. Vous savez, comme des équipes humaines efficaces.

Prenons par exemple les équipes de robots coopératifs travaillant ensemble dans le cadre d’une mission de recherche et de sauvetage à la suite d’une catastrophe naturelle. C'est quelque chose qui est déjà en cours d'exploration active en raison du danger inhérent à l'envoi de sauveteurs humains. Mais même si disposer de plusieurs unités du même robot pourrait sans aucun doute être utile dans certains cas de sauvetage environnements, être capable de rassembler des robots avec des compétences différentes pourrait s'avérer encore plus précieux.

Imaginez utiliser un robot de type éclaireur doté de capacités optiques avancées en combinaison avec un robot plus lourd qui est là pour déplacer les décombres ou apporter de la nourriture et de l'eau aux victimes. Cette capacité à utiliser plusieurs types de robots ensemble est actuellement explorée dans Le grand défi souterrain de la DARPA. Les participants au concours doivent développer des robots autonomes pour explorer les environnements souterrains. Plutôt que de se limiter à un seul type de robot, ils peuvent constituer des équipes comprenant plusieurs types de machines, allant des robots inspirés des chiens à quatre pattes aux drones volants.

Tout est question de contrôle

Comme le savent tous ceux qui ont déjà travaillé en équipe, le leadership est bien entendu une question importante lorsqu’il s’agit de dicter des objectifs. Lorsqu’il s’agit de robots, cela n’est pas moins préoccupant – et il existe plusieurs réponses possibles.

«Nous utilisons une architecture de contrôle centralisée, par opposition à distribuée», a déclaré Benjamin Jenett, chercheur sur le projet BILL-E. « Cela signifie qu'une seule entité, dans ce cas un ordinateur portable, calcule [l'intégralité] de la séquence de construction et de la planification du trajet du robot, et envoie des commandes sans fil aux robots mobiles. Les robots exécutent ensuite ce chemin qui consiste en un petit ensemble de mouvements prescrits – marcher, tourner, ramasser, placer – avec une quantité limitée de détections pour le feedback.

Jenett note que ce type d'architecture de contrôle centralisé peut obtenir des résultats optimaux plus facilement puisque tout est programmé à l'avance. Dans ce cas, « l’entité unique » dont il parle est comme le maître d’œuvre sur un chantier: la planification tout à l'avance et en s'assurant que chaque membre de l'équipe sait ce qu'il est censé être faire. Cependant, ce n’est pas une solution parfaite car elle la rend vulnérable à un point de défaillance unique. En conséquence, Jenett a déclaré que l'équipe étudiait les systèmes de contrôle distribués pour l'avenir.

"Cela nécessite plus d'autonomie des robots, [c'est-à-dire] une détection et une prise de décision", a-t-il déclaré. "Mais nous pensons que notre matériel peut facilement être modifié pour intégrer ces changements dans les phases à venir de ce travail."

Ce défi se poursuivra dans les années à venir. Faire communiquer plusieurs robots entre eux est un problème extrêmement complexe, qui nécessite beaucoup de planification préalable. Cependant, les progrès de l’intelligence en essaim permettront également aux robots de fonctionner ensemble dans certaines applications avec des formes d’intelligence distribuées. Comme une volée d’oiseaux, où chaque oiseau répond à ses voisins les plus proches mais où aucun oiseau ne dirige la volée, cela a un potentiel énorme. Surtout quand il s’agit d’improviser des stratégies.

Ce n'est que le début de l'histoire

À l’heure actuelle, nous sommes encore au début de ce voyage particulier. À l’instar des collaborations entre humains et robots sur le lieu de travail, les équipes collaboratives de robots restent largement du ressort des laboratoires de recherche. Mais cela ne restera pas ainsi.

Comme le démontre tout, depuis Les robots de livraison de Starship Technologies à ANYbotics' TOUS les robots d'inspection des plates-formes pétrolières, les robots font désormais partie de la vie quotidienne. Et là où, à l’heure actuelle, les entreprises emploient un ou deux robots pour effectuer des tâches, ce nombre est appelé à augmenter.

Alors ils feraient mieux de commencer à s’entendre – pour notre bien à tous.

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