Une approche pour permettre à la fois la locomotion et la manipulation dans un robot inspiré du serpent

Les robots inspirés des serpents pourraient présenter divers avantages par rapport aux robots conventionnels à roues ou à pattes. Par exemple, les robots glissants peuvent adapter la forme de leur corps, pénétrer dans des espaces étroits et se déplacer librement dans des environnements inaccessibles aux humains et aux autres robots.

Contrairement à de nombreux robots à roues et à pattes, la plupart des robots ressemblant à des serpents ne peuvent pas ramasser et manipuler des objets. Cela limite considérablement leurs applications dans le monde réel, car cela les empêche d’accomplir des tâches qui impliquent des interactions plus avancées avec leur environnement.

Une équipe de recherche du Silicon Synapse Lab de la Northeastern University, supervisée par le professeur Alireza Ramezani, a récemment introduit une nouvelle approche qui pourrait permettre à des robots ressemblant à des serpents de déplacer et de manipuler des objets simultanément. Cette approche, présentée dans un article pré-publié sur arXiva été initialement implémenté sur COBRA, une plate-forme robotique développée par un groupe d'étudiants de Northeastern dans le cadre des concours BIG Idea.

“Nous développons le robot serpent COBRA depuis près de trois ans”, Adarsh ​​Salagame, Ph.D. étudiant à l'Université Northwestern, a déclaré à Tech Xplore. “Ce projet a commencé comme un moyen d'explorer des capacités de locomotion alternatives.

“Contrairement aux robots standards à roues ou à pattes, les robots serpents présentent généralement des capacités de locomotion polyvalentes, car ils peuvent réellement se transformer en différentes formes et on peut contrôler quelles parties du corps sont en contact avec le sol. Cela implique une régulation plus précise des forces de contact. par rapport aux robots à roues ou à pattes, dont seules certaines parties du corps touchent le sol.

En permettant au robot COBRA de se transformer en différentes formes, Salagame et ses collègues ont pu élargir ses compétences de locomotion, démontrant cinq types différents de styles de locomotion. Par la suite, ils ont également commencé à explorer la possibilité d’améliorer les compétences de manipulation d’objets du robot.

“Pour rendre le robot COBRA encore plus fonctionnel et polyvalent, en élargissant ses applications à des domaines allant au-delà de ceux abordés par les robots traditionnels, nous sommes tombés sur cette idée de loco-manipulation d'objets, qui implique la locomotion et la manipulation ensemble”, a déclaré Salagame. “C'est ce que nous avons réalisé avec COBRA.”

Le robot COBRA possède un mécanisme de préhension intégré dans sa tête, conçu pour assister le robot lors d'un mode de locomotion spécifique, appelé tumbling. Pendant que le robot dégringole, sa tête et sa queue s'enclenchent pour former une structure en forme de roue, lui permettant ainsi de dévaler passivement une pente à grande vitesse.

“Nous avons réutilisé la pince du robot pour qu'elle se verrouille dans une boîte, la récupère et la déplace vers un autre endroit”, a déclaré Salagame. “Cela nous donne la possibilité à la fois de manipuler adroitement une boîte et de nous déplacer dans des espaces confinés, des pentes ou des zones où les robots standards ne pourraient pas opérer.”

Pour réaliser leur approche de manipulation de locomotive proposée, Salagame et ses collègues ont développé un planificateur basé sur l'optimisation qui prend en compte les forces de réaction du sol pour planifier à la fois les mouvements du robot et les stratégies de manipulation d'objets. Dans leur récent article, les chercheurs ont testé ce planificateur et démontré sa faisabilité.

“Nous avons d'abord testé cette approche en étudiant le comportement en boucle ouverte sur le vrai robot”, a déclaré Salagame. “La prochaine étape sera d'implémenter cette boucle fermée en simulation, puis éventuellement sur le robot réel. Mais ce que cette étude nous a montré, c'est que notre approche est réalisable. La tâche à laquelle nous nous attaquons n'est pas anodine, comme lorsque vous disposez d'un tel grand nombre de contacts avec le sol, on a beaucoup de glissements et de complaisances dans les joints, ce qui entraîne de nombreuses erreurs.”

L'étude récente de cette équipe de recherche démontre la faisabilité d'aborder simultanément la locomotion et la manipulation dans des robots inspirés des serpents. Jusqu’à présent, les chercheurs ont utilisé leur approche pour étudier l’interaction du robot COBRA avec le sol et une boîte. À l’avenir, Salagame et ses collaborateurs prévoient de tester davantage leur approche sur des tâches de manipulation de locomotives plus polyvalentes.

“Nous ajoutons une suite de capteurs à bord de COBRA avec une caméra et une IMU, et nous souhaitons aborder des tâches de locomotion plus autonomes en utilisant les mouvements latéraux du robot”, a ajouté Salagame. “Il s'agit d'un nouvel aspect passionnant qui a rarement été observé chez les robots. Utiliser cette capacité de morphing pour modifier les propriétés d'inertie du robot et changer la direction du culbutage.

“Nous utiliserons également la caméra pour aborder la manipulation d'objets en boucle fermée, permettant au robot d'identifier la boîte, de la ramasser et de la déplacer vers différents endroits, abordant ainsi potentiellement des tâches intéressantes qui impliquent une planification de haut niveau.”

© 2024 Réseau Science X