Gimball, le robot volant qui se joue des collisions
© Alain Herzog / EPFL
Gimball est un robot qui aime le contact. Cette petite sphère volante ultralégère se joue des collisions comme les insectes. Le but: développer une machine capable d’évoluer dans les environnements les plus accidentés, sans recourir à de fragiles capteurs.
Le robot volant Gimball se cogne et ricoche contre les obstacles, plutôt que de les éviter à tout prix. Cette sphère vrombissante de 34 centimètres de diamètre se fraie un chemin dans les environnements les plus accidentés, sans besoin de lourds et fragiles capteurs de détection. Cette robustesse à toute épreuve, inspirée du monde des insectes, fait tout l’intérêt du concept. Gimball est protégé par une cage sphérique et élastique, à même d’encaisser les chocs et de rebondir, et maintenu en équilibre par un système de stabilisation gyroscopique. Testé dans les forêts suisses des hauts de Lausanne, qu’il a brillamment traversées en se heurtant de troncs en troncs, le robot sera présenté au public à Tokyo, dans le cadre de l’exposition IREX, du 5 au 9 novembre 2013.
Propulsé par une double hélice et dirigé par des ailettes, le robot garde son cap malgré les collisions. Une gageure pour Adrien Briod, doctorant à l’EPFL,. «L’idée, c’est que le corps du robot reste en équilibre après une collision, afin qu’il puisse garder sa trajectoire, explique-t-il. Ses prédécesseurs, qui n’étaient pas stabilisés, tendaient à partir dans toutes les directions suite aux impacts.» Avec son collègue Przemyslaw Mariusz Kornatowski, il a mis au point le système de stabilisation gyroscopique: un double anneau en fibres de carbone, qui maintient le robot à la verticale, tandis que la cage sphérique absorbe les collisions en tournant.
Se passer de capteurs: un design inspiré des insectes
La plupart des robots se dirigent grâce à un réseau complexe de capteurs, qui permettent d’éviter les obstacles en reconstruisant l’espace environnant. Une méthode qui n’est pas sans présenter des inconvénients, selon Adrien Briod. «Ces capteurs sont lourds et fragiles. De plus, ils peuvent ne pas fonctionner suivant les conditions, par exemple si l’environnement est enfumé.»
La robustesse de Gimball réside dans son apparente simplicité technologique, explique Adrien Briod. «Les insectes volants gèrent très bien les collisions. Pour eux, les chocs ne sont pas vraiment des accidents, ils sont conçus pour les encaisser. C’est dans cette direction que nous avons choisi de travailler.»
Investir les terrains les plus accidentés
Le robot volant est paré pour faire face aux environnements les plus difficiles. «Notre objectif, c’est précisément de pouvoir évoluer là où les autres robots ne peuvent pas aller, comme par exemple un immeuble écroulé après un tremblement de terre. La caméra embarquée pourrait fournir des informations très utiles aux secouristes» Le chercheur a eu l’occasion de tester son prototype dans une forêt de pins en Suisse – muni d’une simple boussole et d’un capteur d’altitude, Gimball a montré sa capacité à garder le cap sur quelques centaines de mètres malgré de multiples collisions contre les troncs.
Gimball est l’héritier d’une longue lignée de robots collisionneurs développés dans les laboratoires de Dario Floreano à l’EPFL. Mais son système de stabilisation, sa forme sphérique et son poids plume – à peine 370 grammes – démontrent mieux que jamais le potentiel du concept. «La mécanique aussi doit être intelligente, les systèmes complexes d’évitement ne suffisent pas », pense Adrien Briod. Pour autant, insiste le chercheur «nous n’en sommes pas encore au point de rivaliser avec notre modèle. Les insectes sont encore bien plus performants.»
---
Ce projet Prend place au sein du NCCR Robotics, lancé par le Fond national suisse de la recherche scientifique, dans le but de développer des technologies robotiques au service de la qualité de vie - http://www.nccr-robotics.ch