Donner du sens à la science

Ce robot a vraiment le sens de l'orientation

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Il a une petite tête. Deux yeux tournés vers le ciel. Six petites pattes. Et - c’est une première pour un robot de ce type - il sait rentrer à son nid… tout seul.

 

ITV Julien Serres, bioroboticien

Ce robot s’inspire directement de la fourmi du désert. Son nom scientifique, c’est Cataglyphis.

 

Cette petite machine, quant à elle, s’appelle AntBot. Le robot-fourmi.

Ambiance bruits électronique

 

Il a vu le jour ici, à l’Institut des Sciences du Mouvement à  Marseille - où une équipe de scientifiques travaille au croisement de la robotique et de la biologie - leurs créatures mécaniques sont inspirées de la nature ;

 

le petit dernier, AntBot reproduit des comportements des fourmis du désert qui ont la particularité de ne pas pouvoir se guider grâce aux odeurs...

 

ITV Julien Serres, bioroboticien

La propriété des fourmis, c’est que ce sont des insectes navigateurs, capables de se déplacer sur plusieurs kilomètres, comme les abeilles, pour aller chercher de la nourriture et rentrer à la colonie.

 

C’est justement ce comportement là que les scientifiques souhaitent reproduire :

Cette capacité à retrouver son chemin, après une exploration - un peu aléatoire - de l’environnement.

 

ITV Julien Serres, bioroboticien

La particularité de la fourmi, c’est que c’est un petit insecte qui marche au sol, qui a très peu de neurones dans le cerveau, mais qui a un système visuel avec des propriétés très étonnantes parce qu’elle est capable de percevoir de la lumière qui nous apparaît, à nous humains, de manière invisible.

 

Les bioroboticiens ont ainsi développé de nouveaux types de capteurs pour que leur robot puisse voir le monde comme une fourmi.

 

ITV Julien Dupeyroux, bioroboticien

Comme les fourmis du désert, on a ici l’œil composé de la fourmi Cataglyphis, qui est la fourmi du désert dont on s’inspire pour nos travaux. Et donc dans cet œil composé, la partie haute, c’est ce qu’on appelle la partie dorsale, qui est représentée ici par cette boussole solaire. Et en fait les deux vont agir comme un instrument permettant de fournir le cap dans des phases de navigation.

 

Cette boussole céleste - qui permet donc aux fourmis mais aussi à AntBot de pouvoir constamment se référer à un cap ( non dit), est sensible à la polarisation de la lumière du soleil invisible pour les humains.

 

en plus d’avoir une boussole, les fourmis doivent disposer d’informations sur la distance parcourue. Elle provient surtout du défilement du paysage lors de leur déplacement. Ça s’appelle le “flux optique”.

 

ITV Julien Dupeyroux, bioroboticien

Dans une deuxième partie on est allé mimer ce qui se passe dans la partie ventrale de l’œil composé, donc qui permet de mesurer du flux optique ; c’est ce qu’on fait avec le capteur Mapix qui est un capteur composé seulement de 12 pixels, qui regarde exclusivement vers le bas, et qui, lorsque le robot va avancer, va être capable de mesurer une distance parcourue par le défilement optique de l’image qu’il voit. Donc simplement en voyant des textures passer, en dessous, il est capable d’intégrer le déplacement de ces textures, comme étant une information de distance parcourue, et c’est dont on se sert pour fournir au robot la connaissance de la distance qu’il a parcouru depuis le dernier arrêt.

 

CUT ANTBOT

 

Pour concevoir AntBot, ces bioroboticiens s’appuient sur des années de recherche menée par les biologistes qui essayent de comprendre la navigation des insectes dans leur environnement.

 

Les biologistes ont déterminé que les fourmis s’appuient essentiellement sur trois sens, ou modalités sensorielles, pour se repérer dans l’espace :

 
  • Le défilement du paysage donc

  • La polarisation de la lumière du soleil

  • Mais aussi le comptage de leurs pas.

 

Les bioroboticiens ont intégré ces trois sens à AntBot. Et ont montré, dans des conditions expérimentales, que leur machine réussissait l’exploit des fourmis du désert, qui peuvent retrouver leur chemin du retour après une exploration de l’environnement.

Le tout sans GPS et sans grande puissance de calcul.

 

ITV Julien Serres, bioroboticien

Ce travail, c’est d’être parcimonieux ; c’est d’utiliser le minimum de ressources pour réaliser des tâches qui sont extrêmement complexes.

Et donc ce que nous montrons ici dans cesavec des travaux de robotique bio-inspirée, c’est qu’il suffit d’une quantité extrêmement faible de photorécepteurs pour réaliser des tâches qui sont réputées extrêmement complexes pour le roboticien d’aujourd’hui.

 

ITV Stéphane Viollet, bioroboticien

Alors faire minimaliste, ça a plusieurs avantages ; d’abord ça nous donne de fortes contraintes et donc ça nous oblige à aller chercher de nouvelles solutions dont on n’aurait pas idée par exempel ; c’est à dire des solutions qui sont un peu contre intuitives, et souvent ça nous pousse un peu dans nos retranchements pour aller chercher des nouvelles solutions technologiques et aussi d’aller chercher des idées nouvelles parce que si, par exemple, on veut se passer du GPS actuellement pour faire un robot autonome, qui doit naviguer à l’extérieur, sans GPS, eh bien c’est intéressant d’aller voir un peu ce qu’a fait la nature...

 

Des robots inspirés de la nature. Et si à l’inverse les biologistes s’inspiraient des robots ? C’est le souhait en tout cas de l’équipe qui a réalisé AntBot dont les plans de fabrication ont été mis en accès libre pour toute la communauté scientifique.

Cette fourmi simplifiée permettrait ainsi de tester certaines hypothèses de biologistes… et amener de nouveaux questionnements. De quoi alimenter la recherche au croisement de la robotique… et de la nature.


 

Ce robot a vraiment le sens de l'orientation

13.02.2019

Imiter la nature pour créer de meilleurs robots : c'est le pari d'une équipe de bioroboticiens de l'Institut des Sciences du Mouvement de Marseille. En s'inspirant de la fourmi du désert qui se guide à la lumière du ciel, elle a ainsi mis au point un robot à pattes capable de se déplacer sans GPS. Son nom : AntBot. Ces recherches sont publiées aujourd'hui dans la revue Science Robotics.

À propos de cette vidéo
Titre original :
AntBot : le robot fourmi
Année de production :
2019
Durée :
6 min 22
Réalisateur :
Nicolas Baker
Producteur :
CNRS Images
Intervenant(s) :
Julien Dupeyroux (Aix Marseille Université) 
Julien Serres (Aix Marseille Université)
Stéphane Viollet (CNRS)

Institut des sciences du mouvement - Étienne-Jules Marey (ISM) 
Aix Marseille Université / CNRS
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