Un modèle inspiré de la biologie ouvre la porte au contrôle des robots mous


  • FrançaisFrançais


  • Suivez-nous sur notre page Facebook et notre canal Telegram


    Les bras de la pieuvre coordonnent des degrés de liberté presque infinis pour effectuer des mouvements complexes tels qu’atteindre, saisir, aller chercher, ramper et nager. La façon dont ces animaux réalisent un si large éventail d’activités reste une source de mystère, d’émerveillement et d’inspiration. Une partie du défi vient de l’organisation complexe et de la biomécanique des muscles internes.

    Ce problème a été abordé dans un projet multidisciplinaire dirigé par Prashant Mehta et Mattia Gazzola, professeurs de sciences mécaniques et d’ingénierie à l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign. Comme rapporté dans Actes de la Royal Society A, les deux chercheurs et leurs groupes ont développé un modèle physiologiquement précis des muscles du bras du poulpe. “Notre modèle, le premier du genre, fournit non seulement un aperçu du problème biologique, mais également un cadre pour la conception et le contrôle des robots mous à l’avenir”, a déclaré Mehta.

    Les capacités impressionnantes des bras de pieuvre ont longtemps servi d’inspiration pour la conception et le contrôle des robots mous. Ces robots mous ont le potentiel d’effectuer des tâches complexes dans des environnements non structurés tout en fonctionnant en toute sécurité autour des humains, avec des applications allant de l’agriculture à la chirurgie.

    L’étudiant diplômé Heng-Sheng Chang, auteur principal de l’étude, a expliqué que les systèmes à corps mou comme les bras des pieuvres présentent un défi majeur de modélisation et de contrôle. “Ils sont entraînés par trois principaux groupes musculaires internes – longitudinaux, transversaux et obliques – qui provoquent la déformation du bras selon plusieurs modes – cisaillement, extension, flexion et torsion”, a-t-il déclaré. “Cela confère aux bras musclés mous une liberté significative, contrairement à leurs homologues rigides.”

    L’idée clé de l’équipe était d’exprimer la musculature du bras à l’aide d’une fonction d’énergie stockée, un concept emprunté à la théorie de la mécanique du continuum. Le chercheur postdoctoral et auteur correspondant Udit Halder a expliqué que “le bras repose au minimum d’un paysage énergétique. Les activations musculaires modifient la fonction d’énergie stockée, déplaçant ainsi la position d’équilibre du bras et guidant le mouvement.”

    L’interprétation des muscles à l’aide de l’énergie stockée simplifie considérablement la conception du contrôle du bras. En particulier, l’étude décrit une méthodologie de contrôle de la mise en forme de l’énergie pour calculer les activations musculaires nécessaires pour résoudre des tâches de manipulation telles qu’atteindre et saisir. Lorsque cette approche a été démontrée numériquement dans l’environnement logiciel Élastique, Ce modèle a conduit à un mouvement remarquablement réaliste lorsqu’un bras de pieuvre a été simulé en trois dimensions. De plus, selon Halder, “Notre travail offre des garanties mathématiques de performance qui font souvent défaut aux approches alternatives, y compris l’apprentissage automatique.”

    “Notre travail fait partie d’un écosystème plus large de collaborations en cours à l’Université de l’Illinois”, a déclaré Mehta. “En amont, il y a des biologistes qui font des expériences sur des pieuvres. En aval, il y a des roboticiens qui prennent ces idées mathématiques et les appliquent à de vrais robots mous.”

    Les groupes de Mehta et Gazzola ont collaboré avec Rhanor Gillette, professeur émérite de physiologie moléculaire et intégrative de l’Illinois, pour incorporer la physiologie observée de la pieuvre dans leur modèle mathématique pour cette étude. Les travaux futurs discuteront des implications biologiques du contrôle basé sur l’énergie. De plus, les chercheurs collaborent avec Girish Krishnan, professeur d’ingénierie des systèmes industriels et d’entreprise de l’Illinois, pour intégrer leurs idées mathématiques dans la conception et le contrôle de véritables robots mous. Cela créera non seulement un moyen systématique de contrôler les robots mous, mais fournira également une compréhension plus approfondie de leurs mécanismes de travail.

    Ce travail faisait partie du projet CyberOctopus, une initiative de recherche universitaire multidisciplinaire au sein du Coordinated Science Laboratory de l’Université de l’Illinois, soutenue par l’Office of Naval Research.

    Houssen Moshinaly

    Rédacteur en chef d'Actualité Houssenia Writing. Rédacteur web depuis 2009.

    Blogueur et essayiste, j'ai écrit 9 livres sur différents sujets comme la corruption en science, les singularités technologiques ou encore des fictions. Je propose aujourd'hui des analyses politiques et géopolitiques sur le nouveau monde qui arrive. J'ai une formation de rédaction web et une longue carrière de prolétaire.

    Pour me contacter personnellement :

    Laisser un commentaire

    Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *