Introduction aux robots mobiles

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Les manipulateurs sériels ou parallèles rendent de grands services aux industries et aux laboratoires, mais ils sont limités par une contrainte intrinsèque : leur base est fixe. Là où, pour le bras manipulateur, l'on parle d'un espace de travail, on cherchera plutôt la position de travail optimale dans le cas d'un robot mobile. Cette mobilité a ouvert de nouveaux horizons d'application de la robotique, comme ces robots ménagers (Fig. 1), les robots d'exploration (Fig. 2) ou les robots exécutant des tâches interactives (Fig. 3). Si leur avantage est frappant ce n'est pas pour autant courant dans l'industrie, car leur développement demande de relever de nombreux défis, requérant eux-mêmes des compétences variées d'ingénierie.

Fig. 1 : Le robot ménager Roomba.

Fig. 2 : Le Rover (NASA) pour l'exploration martienne.

Fig. 3 : Deux robots Asimo (Honda) servant le thé.

La dynamique du déplacement et le positionnement, des thèmes de recherche sur les robots mobiles se distinguant des robots fixes, mènent constament à des développements surprenants.

Comment faire marcher, rouler sur lui-même, rouler sur des roues, glisser, ramper, grimper, flotter ou voler un système autonome ou semi-automatique ? De nouveaux mécanismes peuvent fournir des méthodes plus robustes pour contrôler les déplacements de petits engins comme les roues à diamètre variable du IMPASS (Fig. 4) ou encore à atteindre de nouveaux sommets comme les robots grimpeurs (Fig. 5).

Fig. 4 : IMPASS développé au RoMeLa.

Fig. 5 : Robot grimpeur développé par SRI International.

Le positionnement du robot est quant à lui assuré par un capteur ou, plus fréquement, une association de différents capteurs. Ces sources d'informations sont très diversifiées sur le marché et en constante évolution. Elles peuvent permettre de déterminer l'environnement du robot (Fig. 6), ses propres mouvements (Fig. 7) ou servir à créer une interaction humain-robot.

Fig. 6 : Mini-robot KheperaIII développé par K-Team utilisant des sonars et détecteurs infrarouge.

Fig. 7 : Un AR.Drone de Parrot stabilisé au moyen d'une centrale inertielle.

Depuis plusieurs années le laboratoire réalise des travaux sur le déveleppement de nouveaux mécanismes de déplacement robotique et leur asservissement. De récents travaux portent aussi sur l'assemblage d'accéléromètres afin d'obtenir des valeurs plus robustes.