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Des chercheurs présentent les Tribot, des robots qui s'inspirent des fourmis.
Ils peuvent travailler en groupe et coordonner leurs activités

Le , par Stéphane le calme

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Les robots ont traditionnellement été de forme approximativement humanoïde, ce qui présente certains avantages évidents, en ce sens qu'ils sont mieux en mesure de s'intégrer dans un environnement conçu par l'homme. Mais il existe de nombreux environnements qui ne sont pas conçus par l'homme, et les chercheurs expérimentent des formes robotiques qui ressemblent davantage à des insectes ou à des poissons.

Une équipe de chercheurs suisses a produit des robots qui ne ressemblent à rien de plus qu'à des circuits imprimés. Malgré leur petite taille, les robots sont capables de se déplacer en sautillant, en sautant ou en marchant. Ils peuvent même travailler en groupe et coordonner leurs activités.

Dans le résumé présentant les résultats de leur recherche, ils ont avancé ceci :

« Dans les colonies de fourmis, la collectivité permet la division du travail et des ressources avec une grande évolutivité. Au-delà de leurs comportements sociaux complexes, les individus du genre Odontomachus, également connus sous le nom de fourmis à mâchoires, ont développé des mécanismes remarquables de locomotion multiple pour “échapper au danger” quand ils sont menacés, en utilisant le claquement brusque de leurs mandibules et en franchissant les obstacles en sautant en avant avec leurs jambes.


« Émuler une biomécanique d'insectes aussi variée et étudier les comportements collectifs dans divers environnements peut conduire au développement de collectifs robotiques multi-locomotion pouvant être déployés dans des situations telles que secours d'urgence, l’exploration et la surveillance.

« Cependant, reproduire ces capacités dans des systèmes robotiques à petite échelle avec une conception simple et une évolutivité reste un défi majeur. Les robots collectifs existants sont confinés à des surfaces à deux dimensions en raison de la locomotion limitée, et il est difficile d’adapter les robots individuels à locomotion multiple à des déplacements en grands groupes en raison de la complexité accrue, la taille et le coût des conceptions matérielles, qui entravent la production de masse ».

Vient alors Tribot

L’équipe a présenté un robot multi-locomotion à l'échelle d'un insecte (millirobot) inspiré par des fourmis à mâchoires, qui répond aux défis de conception et d'évolutivité des robots terrestres à petite échelle.

« Le mécanisme de locomotion compact du robot est construit avec un minimum de composants et d'étapes d'assemblage, une puissance réglable et dispose de cinq allures distinctes : le saut vertical pour la hauteur, le saut horizontal pour la distance, le saut périlleux pour franchir les obstacles, la marche sur un terrain texturé et la possibilité de ramper sur des surfaces planes. Alimentés par une batterie, les millirobots peuvent commuter les allures de manière sélective pour traverser divers types de terrains, et des groupes de millirobots peuvent fonctionner collectivement pour manipuler des objets et surmonter des obstacles ».


L'équipe appelle sa création Tribot, pour des raisons évidentes lorsqu’on regarde le prototype qui a trois côtés. Tribot ressemble à un minuscule circuit imprimé parce que c'est en grande partie ce qu'il est, mais il y a des ajouts importants au circuit. L'une est une petite batterie lithium-polymère, ce qui signifie que toute la puissance nécessaire à ses mouvements et circuits est embarquée. Les mouvements sont alimentés par ce qu'on appelle un alliage à mémoire de forme qui est un alliage possédant plusieurs propriétés inédites parmi les matériaux métalliques, notamment : la capacité de garder en mémoire une forme initiale et d'y retourner même après une déformation, la possibilité d'alterner entre deux formes préalablement mémorisées lorsque sa température varie autour d'une température critique, et un comportement superélastique permettant des allongements sans déformation permanente supérieurs à ceux des autres métaux.

Tribot dispose également de charnières flexibles et un noyau en polymère permettent à ces « muscles » de déplacer l’une ou l’autre des trois jambes, que ce soit progressivement ou en un clin d’œil, le tout grâce à de minuscules éléments chauffants intégrés au matériel. Une autre caractéristique intéressante du robot est sa construction. La carte de circuit imprimé et le polymère sont à l’origine fabriqués sous la forme d’une unité plate et triangulaire. Quelques plis suffisent pour convertir cette forme en motif trilobé du Tribot.

Tribot peut marcher comme on peut s'y attendre en remuant ses pattes avant et arrière, une à la fois. Mais c’est le troisième bras du robot qui lui permet de s’engager dans des formes de mouvement plutôt inhabituelles. En faisant un déclic en avant, Tribot peut faire un saut périlleux en avant; ajoutez quelques mouvements avec les jambes pour contrôler les choses, et ceci peut être transformé en un bond en avant qui permet au robot de parcourir une distance allant jusqu'à quatre fois sa taille. Gardez le bras supérieur stable puis fermez les jambes, et Tribot peut sauter jusqu'à 2,5 fois sa propre hauteur.

Des robots qui peuvent avoir différentes fonctions comme chez les fourmis

Zhenishbek Zhakypov, l’un des chercheurs, a expliqué que les Tribot peuvent communiquer entre eux pour surmonter des obstacles ou manipuler des objets. « Comme pour les fourmis, ces robots peuvent avoir plusieurs rôles et les tâches peuvent être distribuées entre eux. Fondamentalement, ils peuvent être configurés comme un robot follower, leader, worker ou coordinateur. Cela nous a aidé à étudier différents scénarios comme la manipulation d’objet ou la réussite dans une franchise d’obstacle coordonnée ».


Le robot représente une avancée significative, étant donné que les tentatives précédentes de construction de robots pouvant se déplacer via différents mécanismes impliquent simplement que le robot porte un matériel différent pour chaque mode de mouvement. Mais ce qui est peut-être tout aussi surprenant, c’est que le minuscule circuit contient tout le matériel nécessaire à la coopération des robots.

Dans un cas, les chercheurs ont mis en place un Tribot en tant que leader et un autre pour le suivre. Le leader a pu détecter un écart et signaler son emplacement au suiveur. Le suiveur, qui ne faisait pas attention au terrain, s'est simplement rendu à l'endroit indiqué par son chef et a sauté par-dessus le trou une fois qu'il est arrivé.

Dans un deuxième test de coopération, deux Tribot ont poussé un bloc plus lourd que l’un ne pouvait se déplacer seul. L'emplacement où ils l'ont poussé a été indiqué par un troisième Tribot, qui a surveillé les progrès. Il a envoyé des mises à jour sur les progrès à un dirigeant, qui a coordonné les deux travailleurs. Enfin, un cinquième Tribot était nécessaire en tant que relais de communication une fois que le bloc avait coupé la ligne de vue entre le leader et le moniteur de progression.

Source : recherche, École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL)

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