En physique, les particules sont de petits objets ayant des caractéristiques physiques comme la masse ou le volume. Et c’est à partir de ces humbles ingrédients que se construit notre univers. Il semble donc que c’est un mélange d’humilité et de fierté qui a incité les chercheurs du MIT, de Columbia, de Cornell et de Harvard à nommer les robots de leur nouveau système robotique coopératif « particules », pour « particles ».
Le concept, présenté dans un article de la revue Nature, est qu’un système coopératif de petits robots pourrait être capable d’effectuer un travail complexe, même si aucune composante du système n’est complexe sur le plan informatique. C’est la théorie au cœur d’une branche de l’automatisation appelée robotique en essaim (swarm robotics).
Bien qu’ils soient encore largement du ressort des universités de recherche, des secteurs comme la défense, l’agriculture et l’inspection des infrastructures compteront un jour sur des essaims de petits robots bon marché pour fonctionner et accomplir des tâches que les robots individuels ne pourront jamais accomplir.
Les chercheurs sur les robots particles se sont inspirés des principes d’attraction et de répulsion. Chaque particule est constituée en forme de disque et est reliée aux autres particules qui l’entourent par des aimants. Une seule particule peut repousser les particules environnantes ou les rapprocher, et c’est tout.
Mais cette simple action permet une incroyable diversité de tâches que le cluster peut accomplir en groupe. Comme une équipe de fourmis, les robots à particules peuvent ramasser et transporter des objets sur leur passage. Ils peuvent aussi contourner des objets de la même façon que l’eau contourne les obstacles d’une rivière, ce qu’un seul gros robot ne peut faire.
« Nous avons de petites cellules robotisées qui ne sont pas seulement utiles en tant qu’unité mais qui peuvent accomplir beaucoup en tant que groupe » dit Daniela Rus, directrice du Laboratoire d’informatique et d’intelligence artificielle (CSAIL) et titulaire de la chaire Andrew and Erna Viterbi en génie électrique et informatique. « Le robot en lui-même est statique, mais lorsqu’il se connecte avec d’autres particules du robot, tout à coup, le collectif du robot peut explorer et contrôler des actions plus complexes. Avec ces « cellules universelles », les particules du robot peuvent prendre différentes formes, se transformer, se déplacer et se comporter de façon globale, et, comme nous l’avons montré dans nos expériences, suivre des gradients de lumière. C’est très puissant. »
Dans l’article de Nature, les chercheurs ont présenté les résultats de scénarios simulés qui employaient jusqu’à 100000 particules. L’équipe a également utilisé un plus petit ensemble d’environ une douzaine de particules réelles pour démontrer le concept.
La base cylindrique de chaque robot contient une batterie et un petit moteur, ainsi qu’un capteur de lumière et un microcontrôleur. Les particules ne communiquent pas directement entre elles, ce qui est l’un des avantages du système. De nouvelles particules peuvent être ajoutées à un système et d’autres particules peuvent être retirées sans affecter la performance des particules environnantes.
Le système fonctionne lorsque des particules individuelles au sein du collectif reçoivent des instructions pour se contracter ou se dilater. Avec la bonne séquence, tout le groupe commence à onduler et à bouger. Dans ce cas, les capteurs de lumière des minuscules robots déplacent le collectif vers une source lumineuse. En comparant l’intensité de la lumière perçue par les particules plus près de la source de lumière et plus loin de celle-ci, le cluster de robots peut obtenir une position précise et le système commence à se dilater et à se contracter.
« Cela crée une onde d’expansion-contraction mécanique, un mouvement coordonné de poussée et de traînée qui rapproche ou éloigne une grosse grappe » dit M. Li. L’élément clé, ajoute t-il, est le minutage précis d’une horloge synchronisée partagée entre les particules qui permet un mouvement aussi efficace que possible : « Si vous foirez l’horloge synchronisée, le système fonctionnera moins bien. »
Bien qu’il n’y ait pas encore d’applications directes à la technologie, les cas d’utilisation possibles comprennent la construction, la manutention des matériaux et l’inspection. L’étape suivante du projet consiste à miniaturiser les particules pour que des centaines de milliers, voire des millions, puissent être déployées ensemble.
Article « Law of attraction: Particle robot proves many hands do light work » traduit et adapté par ZDNet.fr
