LES ROBOTS (Histoire et perspectives) (Travaux Pratiques Encadrés - Espaces pédagogiques interactifs)

« LES ROBOTS AU QUOTIDIEN La robotisation est en marche .

Mais nos robots n'ont pas la forme humaine si répandue dans la science ­ fiction (A./., Robot ou Matrix, par exemple).

Ils n'ont souvent qu'un seul bras, une seule main, parfois de grands yeux, de grandes oreilles, mais plus rarement l'ensemble des traits caractéristiques de l'homme .

Les clients de la robotique sont nombreux : • les secteurs de haute technologie (nucléaire , spatial , défense, exploration pétrolière offshore, etc.) n'hésitent pas à beaucoup investir dans une recherche qui permet de remplacer l'homme dans les tâches les plus dangereuses.

• les secteurs et les entreprises où l'automtdisllfion est importante (automobile , énergie, pétro le) sont intéressés par des machines qui épargnent aux humains les travaux pénibles et répétitifs .

DES ROBOTS INDU STRIELS À l'heure actuelle, quantité de robots fabriquent des voitures , montent des calculatrices , remplissent des bouteilles de soda, etc.

Derrière eux, d 'autres robots contrôlent leur travail, vérifient si les pare-brise sont bien posés, si les roues tournent correctement, s'ils n'ont pas de défaut ou si les bouteilles sont bien fermées.

Non loin de là, dans ces mêmes usines , travaillent deux ou trois ouvriers seulement : l'un s'assure que les robots fonctionnent bien, l'autre les répare quand ils sont en panne , etc.

Cette grande révolution a commencé, nous l'avons vu, chez General Motors, puis s'est rapidement répandue dans toute l'industrie , épargnant à l'homme l'éprouvant travail à la chaîne .

DES ROBOTS DE TO US LIS DANGERS Sous la mer , la visibilité est faible et la pression interdit aux hommes l'accès des grands fonds.

Résultat : plus de 400 robots arpentent ces lieux hostiles à notre place .

La plupart des robo ts sous -mari ns ont une fonction d'inspection.

Pour ce faire, ils sont équipés de puissantes caméras et sont reliés à la surface par une longue fibre optique qui permet de transmettre leurs images et en retour de les télécommander.

Ils sont parfois dotés d 'un bras qui prolonge celui de l'opérateur qui commande les opérations depuis la surface.

On trouve aussi ce type de robot dans l'espace : tout le monde se souvient de Sojourner , le robot martien de la NASA qui nous a fait rêver avec ses images du sol martien.

DES AND R O ÏDES Ce sont souvent des robots de laboratoire .

lis n'ont pour l'instant pas de réelle utilité dans la vie de tous les jours et servent plutôt à expérimenter de nouvelles idées .

PJ, la merveille de chez Honda (1,60 mètre, 118 kg avec les batteries) sait monter et descendre les escaliers, s 'agenouiller et se relever, pousser un chariot et ouvrir une porte .

Dans vingt ans, ses successeurs pourraient faire office d'aides aux personnes âgées .

Hadaly 2 voit et reconnaît un certain nombre de gestes et peut tenir une conversation simple; les mouvements de sa tête, de ses paupières et de ses globes oculaires lui permettent de repérer un interlocuteur et de le suivre du regard .

li a d'ailleurs un temps servi d'agent d'accueil dans une université japonaise.

DES ROBOTS· MÉD ECINS Le prem ie r robot à vocation médicale fut, en 1980 , le robot-malade de la firme japonaise Koken, destiné à l ' enseignement de la médecine dans les universités.

Tout aussi utile et en plein dévelop­ pement est le robot-chirurgien : il est capable de préparer l'opération au millimètre près en positionnant trés précisément les instruments, grâce à l'analyse des données fournies par l'imagerie médicale .

Ainsi le professeur Marescaux a-t-il pu commander à la voix un robot au CHU de Strasbourg.

Guidé par le robot Zeus qui gérait un bras équipé d'un endoscope , le chirurgien pouvait agir à distance sur deux autres bras dédiés à l 'opération elle-même.

L'ordinateur permet non seulement d'éliminer les tremblements du chirurgien , mais encore de disposer pour ce dernier, d'une vision en 3D de l'opération .

DES ROBOT S À LA MAIS O N De nombreux robots sont programmés pour effectuer des tâches domestiques simples : en 1983, la société japonaise Automax présentait ainsi un prototype d'aspirateur robot équipé d'un détecteur de position développé en partenariat avec Honda; en avril1988 , la firme française GSF sortait le premier robot aspirateur industriel, Autovac.

L'usage des ces robots commence à se généraliser dans le grand public au Japon .

Depuis 1999, près de 200 ooo familles , japonaises pour la plupart, ont adopté un Aibo, ce robot quadrupède en forme de chien, conçu pour s'intégrer à leur vie sociale à la manière d'un animal de compagnie, sans les inconvénients .

Il a fallu près de six ans pour concevoir ses senseurs visuels , tactiles et sonores et affiner ses complexes architectures mécaniques et informatiques .

Le robot-tondeuse fabriqué par la société suédoise Husqvarna peut tondre une pelouse sans intervention extérieure et retrouver tout seul son chargeur de batteries.

Des capteurs lui permettent par ailleurs de détecter un obstacle et de le contourner , un mince fil de cuivre -qu'il faut au préalable enterrer tout autour de l'étendue d 'herbe -venant compléter le dispositif afin d 'éviter que le robot ne tonde le gravier.

DES ROBOTS DE SÉCURITÉ ET D E SURVEILLANCE TECHNIQUE La firme américaine Dennig Mobile Robotics fabrique depuis 1983 nombre de robots de sécurité : gardiens de prison , surveillants d'usines , gardiens de banques, etc.

Mais plus impressionnant encore est Cypher, l'hél icoptère sans pilote fabriqué par Sikorsky : il décolle, se déplace , atterrit et rentre à la base par ses propres moyens , son contrôleur se contentant de lui spécifier sa zone de patrouille .

Il est opérationnel sur la base militaire de Fort Benning où il repère les intrus à l'aide de sa caméra vidéo et les suit à la trace, de nuit comme de jour, à petite vitesse .

On développe aussi des machines pour inspecter les lignes à haute tension , faire des rondes dans l r s immrublr s, dans les hôpitaux et les sites sensibles, surveiller les déchets toxiques dans les décharges , ou bien ausculter les réseaux (gaz , égouts) dans les villes.

D ES R OBOTS DE SERVI CE Les gares, les aéroports et les ports utilisent des systèmes de manutention robotisés pour la manipulation des conteneurs .

On développe aussi des robots pour la manutention de la marcha ndise dan s les entrepôts frigorifiques -trop froids pour l'homme- ou celle des bouteilles de gaz, d'autres pour le ramassage et le compactage d'ordures, le déchargement de céréales et de minéraliers, l'alimentation de machines en charges lourdes comme dans l'Industrie textile ou celle du papier /carton, etc.

Les domaines d'application de cet autre type de robot qu'est le robot de nettoyage sont trés variés.

Parmi les plus courants, citons : les voies piétonnes dans les villes, les grandes surfaces (supermarchés, halls de foire, galeries marchandes), les sièges des entreprises munis de grands couloirs et d'espaces d'accueil , les lieux publics de passages (gares , aérogares) , etc.

Ainsi depuis 1985 , la RATP fait-elle appel à une société d'entretien pour le nettoyage des quais, des couloirs et des rames du métro parisien.

Cette société a mis au point des machines pesant 500 kg et pouvant évoluer de façon autonome dans les couloirs , même en présence de public.

Elles sont capables de gravir et descendre les escaliers , ainsi que de monter dans les rames du métro .

UN ETAT DES LIEUX DE LA RECHERCHE L A V IS ION C'est en partie grâce à son système de vision artificielle qu'un robot peut se déplacer, s'orienter dans l'espace, et suivre, voire reconnaître, des objets en les séparant de leur arrière-plan.

Mais tous les problèmes ne sont pas résolus .

Ce n 'est que depuis le milieu des années 1990 qu'on parvient à appré­ hender les trois dimensions sous leurs aspects géométriques et cinématiques , permettant aux robots de reconstituer le relief et d'éviter les obstacles .

Un grand pas a été franchi avec la mise au point d'algorithmes d'auto-calibrage des caméras , qui a rendu possible l'installation de caméras mobiles sur des robots ainsi capables de corriger les éventuelles déformations d'image et de suivre un objet en déplacement.

La prochaine étape : reconnaître les objets .

LA MOBILI TÉ L'un des grands axes de la recherche en robotique consiste à donner aux robots la capacité de se déplacer, afin notamment de leur permettre d'évoluer en milieu hostile, là où l'homme ne peut pas aller .

On expérimente ainsi de nombreux moyens de locomotion, souvent inspi rrs du mond r animal : les robots rampent, marchent à deux, quatre , six ou dix pattes, etc.

L'AUTONO M IE En robotique mobile , la modélisation de l'environnement et la localisation du robot sont indispensables à tout mouvement Pour appréhender l'environnement, il faut recourir à différentes approches .

Une batterie de capteurs permettra par exemple de déterminer sa géométrie, sa topologie.

Mais le robot doit également pouvoir évaluer l'imprécision de ces données -un capteur n'étant jamais parfait- et ainsi affiner sa représentation de l'espace: il sera alors à même de choisir lui-même la trajectoire qui lui permettra de lever le plus grand nombre d 'incertitudes .

L'INTE LLIG ENCE Le niveau d'intelligence des robots est fonction de la complexité des travaux qu'on leur confie.

Les robots-peintres sont assez simples : les pièces se présentant toujours dans la même position, ils répètent le même geste mécanique.

Les robots-monteurs en revanche, sont beaucoup plus intelligents : ils doivent prendre les pièces dans une boîte , les mettre en position, contrôler si elles n'ont pas de défaut et les ajuster .

L'intelligence et la vie artificielles sont deux disciplines qui poursuivent un même objectif : comprendre les propriétés du vivant afin de construire des systèmes artificiels doués des mêmes capacités.

Ni l'une ni l'autre n 'y sont t outefois réellement parvenues.

Plusieurs causes peuvent expliquer cet échec : des paramètres mal choi sis, une modélisation biologiq u e simpliste ou plus simplemen~ une puissance informatique encore insuffisante .

Mais plus fondamentalement, c'est parce que la modélisation du vivant nous échappe encore .

L'AVENIR DES ROBOTS LE ROBO T·PO LICIER C'est une réalité depuis 1993.

Cette année-là en effet aux États-Unis, dans le Maryland , un meurtrier retranché dans un appartement fut délogé par un robot télécommandé , le RMI9 .

Après avoir repéré l'homme grâce à sa caméra, la machine l'aspergea d'un jet à haute pression .

LE ROBOT ·SOLOAT Il s'agit de substituer progressivement la machin e à l'homme sur les champs de bataille terrestres.

Les raisons qui poussent à cette évolution sont mutiples : nos armées sont projetées sur des théâtres d'opération de plus en plus éloignés ou inconnus, et donc de plus en plus dangereux ; par ailleurs, notre société, à la fois riche et en paix, accepte d e moins en moins les pertes en vies humaines .

Les champs de bataille du futu r seront dominés par les robots , clés de la fameuse guerre propre.

On y trouvera des drone s géants comme le Global Hawk ou le Predator- qui a fait ses débuts en Bosnie -de General Atomics, des robots dr déml nagr comme le prototype Ariel de l'US Navy, capable d e déminer en zone humide .

La société Sandia Labs développe par ailleurs des fourmis antichars armées d'un canon d'une portée de 500 mètres .

La France de son côté, a développé Syrano , un système automatis é de combat : il s'agit d'un char entièrement robotisé, capable d 'identifier et de localiser les objectifs ennemis et d'envoyer ses informations aux troupes.

LE ROBOT MÉD ICAM ENT Aujourd'hui , on envisage d'Injecter dans le corps humain des robots dr la taille d 'un grain de pol/rn , capables de se faufiler dans le cerveau afin d'y acheminer des médicaments , ou des robots télécommandés depuis l'extérieur pour effectuer des micro­ opérations .. »