Une nouvelle approche de l'ingénierie pour réaliser des robots plus semblables à l'homme
Le contrôle intermittent (CI) utilise une séquence de trajectoires paramétrées de contrôle en boucle ouverte dont les paramètres sont ajustés sporadiquement par rétroaction. Le projet ROBOTICS, financé par l'UE, a proposé une mise en œuvre d'un modèle de CI spécifique à la robotique, et fait valoir qu'il s'agit d'un élément important qui manque aux systèmes robotiques actuels. Les partenaires du projet ont mis en œuvre un module de CI pour effectuer des simulations. Ils ont validé l'architecture sur un système physique exploitant le module en temps réel sur un robot humanoïde. Il a deux jambes avec six degrés de liberté: trois dans la hanche, un dans le genou et deux dans la cheville. Les résultats montrent que le CI peut constituer un modèle de contrôle naturel et efficace pour un robot. En présence d'actionneurs, de capteurs, de systèmes et de contraintes, la réfractarité centrale est un mécanisme de contrôle approprié, particulièrement lorsque le modèle d'usine ou les lectures de capteurs ne sont pas fiables et/ou retardées, ce qui est généralement le cas pour les robots «mous». Le modèle CI a été exploré et soutenu par l'analyse de données sur des participants humains. Les scientifiques ont approfondi le rôle de différents organes sensoriels tels que la position des articulations, la longueur des muscles et l'orientation spatiale, afin de calculer les coefficients correcteurs nécessaires au contrôle. Ils ont collecté des données à partir d'un sujet humain effectuant une tâche d'équilibre. Pour mesurer l'état du participant et différencier les modalités sensorielles, l'équipe de ROBOTICS a enregistré les données dans une installation humaine itérative. Les analyses des données révèlent que le CI fournit une explication déterministe des composants linéaires et résiduels du contrôle de la position humaine, sans introduire de bruit aléatoire. En mettant en œuvre le contrôleur de l'humanoïde avec un intervalle intermittent en boucle ouverte, les membres de projet ont dupliqué la fréquence modale observée dans le contrôle moteur de l'humain. Ils ont démontré que ce robot est plus résistant aux perturbations du système lorsque les gains du contrôleur sont trop faibles ou trop élevés. Les résultats ont montré que le contrôle intermittent en boucle ouverte est à la fois pertinent et bénéfique. Grâce à ROBOTICS, la conception d'un robot autonome tirera parti du modèle de CI proposé. Il pourrait bien mettre l'Europe au seuil du développement de robots bioniques commercialisables.
Mots‑clés
Robots, humanoïdes, contrôle moteur humain, contrôle intermittent, ROBOTICS