Le cyberblog du coyote

Ce qui est paradoxal, c’est que la robotique est en train de produire des objets programmables inouïs, mais tout à fait différents du fantasme usuel lié à la science-fiction du siècle dernier. Elle plonge le monde numérique au cœur même du monde réel, et ce, au-delà des idées reçues…

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Des robots s'affrontent en combat de sumo par Futura-Sciences

La robotique est en pleine émergence mais comment se former à cette discipline attrayante ? Des kits d'initiation aux formations officielles, entrez dans le monde étonnant de la robotique.

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Nao est un petit robot humanoïde de 58 cm entièrement programmable. Ses capteurs et ses moteurs lui permettent d’interagir avec son environnement : il peut bien sûr se lever, marcher, parler et beaucoup plus encore. Mais sait-il résoudre un Rubik’s cube ? C’est ce que nous allons lui apprendre ; ce qui nous amènera à parler d’un très bel algorithme et d’un théorème tout récent.

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En écho au livre de Serge Tisseron présenté hier :

Dans une expérience où des volontaires ont visionné des images des personnes ou de robots qui se font mal au doigt, les candidats ont éprouvé de l’empathie pour les deux. En parallèle, des experts s’inquiètent des relations sentimentales qui naîtraient entre humains et humanoïdes.

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Avec l’apparition de la robotique de service, les robots évoluent de plus en plus au contact des humains. Quelles questions cela soulève-t-il ?

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Qu’ils soient auto-stoppeurs sur les routes canadiennes ou en passent de participer à leurs premières Olympiades en 2020 à Tokyo, les robots et leurs cousins immatériels (applications, logiciels, OS, etc.) continuent d’envahir notre quotidien et notre planète, parfois dans les endroits les plus incongrus. Voici un scan des domaines où ils progressent.

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Des robots créés par une équipe de chercheurs de l’université de Californie à Santa Barbara peuvent voir à travers des murs et détectent les objets qui se trouvent derrière en utilisant seulement un signal Wi-Fi. Cette technologie ouvre la voie à de nombreuses applications, allant de missions de sauvetage à la surveillance des bâtiments en passant par la détection et l’archéologie.
Imaginez des véhicules robotisés arrivant devant d’épais murs en béton. Ils n’ont aucune connaissance de ce qui se trouve derrière, mais ils sont pourtant capables de voir à travers et de détecter le moindre objet qu’ils masquent, tout cela au moyen d’un simple signal Wi-Fi. Cette technologie, dénommée X-ray vision for robots with only WiFi, a été mise au point et brevetée par une équipe de chercheurs de l’université de Californie à Santa Barbara. Elle permet, malgré une cloison, d’identifier les objets, leur position, leur géométrie et également de déterminer s’il s’agit d’un humain, d’un objet en métal ou en bois. En soi, la technique n'est pas nouvelle. Une méthode d'imagerie par radio, avait déjà été montrée en 2009.
Des robots équipés de cette technologie pourraient notamment parcourir les décombres après des accidents ou des catastrophes naturelles pour rechercher des survivants. Les robots travaillent en tandem en utilisant un algorithme de cartographie et localisation simultanées (en anglais Simultaneous Localization And Mapping, ou SLAM) qui travaille à la volée. Alternativement, un engin situé d’un côté d’une structure émet un signal Wi-Fi tandis que l’autre, sur le côté opposé, capte ce signal. Les ondes radio passant à travers la zone inconnue, les objets qui s’y trouvent atténuent le signal de façon différente selon leur position et leur composition.

Tous les appareils Wi-Fi pourraient aider à voir à travers les murs

C’est en mesurant ces variations à l’aide d’un modèle de propagation des ondes que le système parvient à cartographier une structure et son contenu en déterminant où se trouvent les objets solides et les espaces vides. Pour améliorer la résolution de l’images, l’équipe de l’UC Santa Barbara a équipé ses robots d’antennes directionnelles. Le système, dont on peut voir une démonstration dans cette vidéo YouTube, ne se limite pas aux robots. « Cette technologie peut être intégrée à n’importe quel appareil Wi-Fi », expliquent les chercheurs. Elle pourrait être utilisée avec un réseau Wi-Fi fixe et alors servir à surveiller un bâtiment ou une pièce pour détecter les intrusions ou évaluer le nombre d’occupants pour, par exemple, ajuster la température.
Les chercheurs citent encore d’autres utilisations possibles, pour la recherche archéologique ou pour détecter et répertorier des objets sans toucher à une structure. Les travaux de développement se poursuivent afin de concevoir d’autres applications et de perfectionner la technologie. Il est notamment question d’associer le système à un guidage laser pour améliorer la précision spatiale et la résolution de la cartographie.

Source : Futura-Sciences

Découvrez sur Futura-Sciences le dossier « Les trois lois de la robotique ». Le robot, mécanisme automatique pouvant se substituer à l’Homme et ayant parfois un aspect humain, peut paraître bénéfique ou terrifiant. Isaac Asimov avait édicté les trois lois de la robotique afin de calmer les craintes de l’Homme ordinaire envers la « machine ». Découvrez leur origine, leurs limites et leur pertinence dans la société actuelle.

Il y a quelques jours, Cubestormer 3 vient littéralement d'exploser le record du monde de résolution d'un Rubik's Cube. Doté d'une technologie reposant sur un processeur ARM, le robot a été en mesure de résoudre le fameux cube en l'espace de 3,53 secondes seulement. C'est le temps le plus rapide jamais réalisé pour l'achèvement d'un Rubik's Cube et cela lui vaut son entrée dans le World Guiness Book. Tout cela ne s'est pas fait en une seule nuit, 18 mois de travail acharné ont permis à ses créateurs David Gilday et Mike Dobson d'obtenir un tel résultat.
David Gliday précise « Nous savions que Cubestormer 3 avait le potentiel pour battre le record existant, mais avec le robot effectuant des opérations physiques plus rapidement qu'un œil humain peut voir, il y a toujours un facteur de risque. En fin de compte, les heures que nous avons passées à perfectionner le robot en assurant ses fonctions motrices et intelligentes ont payé. Notre défi à l'avenir est d'aller encore plus vite ». Pour rappel, le précédent record était de 5,27 secondes et avait déjà été réalisé par la même équipe.

Source : Sur-la-Toile

Le premier musée pour robots en Espagne a ouvert ses portes à Madrid. Visite de la plus grande collection de robots d'Europe.

Une équipe de chercheurs hongrois a mis au point, pour la première fois, des drones (des quadricoptères) capables de voler ensemble de manière coordonnée… et sans assistance. Ces drones peuvent donc voler seuls en formation ou en suivant un leader. Ils sont tous équipés d'un GPS et communiquent leurs coordonnées aux autres par radio. Naturellement, il s'agit d'un travail issu de biomimétisme. On a utilisé des règles de la Nature pour réaliser cette prouesse technologique.

Source : Sur-la-Toile

Une équipe de chercheurs et d’ingénieurs de l’université Harvard a créé une équipe de robots constructeurs autonomes. Leur système, qui s’inspire des termites, n’implique aucune hiérarchie ou supervision à distance. Il utilise des robots très simples et un algorithme qui leur permet de travailler indépendamment pour construire une structure dont ils n’ont pas besoin de connaître le plan.

À bien des égards, le comportement des insectes sociaux est une source d’inspiration pour la recherche. Les termites notamment sont des animaux fascinants, capables de construire des structures de plusieurs mètres de hauteur sans aucune supervision ni organisation hiérarchique. Ce sens inné a été identifié par le biologiste français Pierre-Paul Grassé qui a inventé le terme de « stigmergie ». Il décrit une « stimulation des travailleurs par l'œuvre qu'ils réalisent ». En quelque sorte, un système de communication implicite entre certaines espèces d’insectes comme les termites ou les fourmis, où chaque individu réagit aux changements de son environnement. Dans le cas des termites, ils se servent des phéromones qu'ils mélangent à la boue utilisée pour l’assemblage. L’odeur des phéromones attire les autres termites, qui vont déposer leur paquet de boue à côté des autres et ainsi de suite.
Des chercheurs de la Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) et du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering se sont inspirés de cette règle décentralisée pour concevoir des robots constructeurs autonomes. Ils sont pilotés par un algorithme de contrôle qui part de la structure finale pour déterminer un jeu de règles que des robots vont suivre.

Pour concevoir leur modèle robotique, les chercheurs de l’université Harvard se sont inspirés des termites qui sont capables de construire des structures sans aucune supervision en se coordonnant grâce à l’environnement qu’elles sont en train de créer. L’utilisateur choisit une structure à construire : un compilateur définit un jeu de règles de circulation correspondant à cet assemblage, auquel il associe des règles de comportement afin que le robot sache quoi faire lorsqu’il se trouve sur la structure avec un bloc à placer, ou s’il rencontre un autre robot. La même structure peut être bâtie de plusieurs manières différentes. © Université Harvard
Des robots-termites simples à fabriquer

Les robots agissent indépendamment, chacun poursuivant sa tâche tout en étant capable de construire seul l’ensemble de la structure. Les résultats de ce projet baptisé Termes, mené depuis quatre ans, ont été présentés la semaine dernière et font l’objet d’une publication dans la revue Science. Les robots ont été pensés pour être simples à fabriquer afin d’accomplir des tâches basiques. Ils ont été conçus à partir de pièces du commerce et d’éléments créés avec une imprimante 3D. Chaque modèle mesure 175 mm de long pour 110 mm de large et 100 mm de haut, avec un poids de 810 g. Il est équipé d’un microcontrôleur (ATmega1281), d’une connexion sans fil Bluetooth pour communiquer avec un ordinateur et de deux batteries lithium-ion. Pour se déplacer et se repérer, il utilise quatre roues motrices différentielles mues par deux moteurs. Un bras motorisé équipé d’une griffe lui sert à saisir les blocs qui ont été spécialement conçus avec des inserts, des encoches et des aimants pour faciliter leur manipulation et assemblage. Le robot transporte le bloc en le rabattant à l’horizontale sur son dos. Une patte fixée à l’arrière fait office de butoir. Pour repérer le périmètre de la structure, détecter la présence d’autres robots et se positionner sur les blocs, un robot utilise des capteurs infrarouge.
Les blocs en mousse noire ont été spécialement élaborés avec une croix blanche dessinée sur leur surface. Lorsqu’un robot se trouve au centre d’un bloc, les quatre capteurs placés aux coins sous le châssis sont sur des zones noires tandis que les deux capteurs placés à l’avant et centrés sont sur une bande blanche. C’est ainsi que le robot détermine sa position et son orientation. Un interrupteur au mercure lui indique son inclinaison pour qu’il sache qu’il est complètement positionné sur un bloc.

Règles de circulation et de comportement pour les robots bâtisseurs

Comme indiqué, l’algorithme développé par les chercheurs de Harvard part d’une structure finale à accomplir pour déterminer un jeu de règles que les robots vont appliquer. Depuis son ordinateur, l’utilisateur sélectionne un modèle de construction. Puis un compilateur convertit la structure en un schéma directeur sous forme de grille 3D, où sont spécifiées les hauteurs de blocs aux différents points de l’édifice. Cette grille, qui sert de guide invisible, combine des règles de circulation (par exemple circuler sur le périmètre dans le sens des aiguilles d’une montre) et des lois comportementales qui indiquent au robot quoi faire en fonction de sa position sur la structure, s’il transporte ou non un bloc et s’il détecte un autre robot sur son chemin.
Les chercheurs ont testé leur système avec trois robots auxquels ils ont commandé une structure en forme de trident composée d’une douzaine de blocs. Ils ont d’abord disposé trois blocs en enfilade puis peint une flèche blanche sur le sol pour marquer le point d’entrée sur la structure. Chaque robot s’élance à la recherche de ce marqueur, puis grimpe sur la structure pour agripper un bloc et le placer. Les autres robots suivent, marquant un temps d’arrêt à chaque fois qu’ils rencontrent un congénère. Il leur a fallu une demi-heure pour réaliser cette structure. Les auteurs pensent que leur algorithme pourrait assez facilement être adopté pour créer des constructions plus élaborées impliquant plus de robots. Les chercheurs ont démontré que des robots peuvent être utilisés pour des constructions sans supervision globale, ce qui signifie qu’ils pourraient servir dans des environnements où l’Homme ne veut ou ne peut aller. Les chercheurs imaginent par exemple que des robots pourraient bâtir des digues avec des sacs de sable pour prévenir une inondation, ou encore réaliser des assemblages dans le cadre de missions spatiales sur des planètes extraterrestres.

Source : Futura-Sciences

Z-Machines est un groupe de musique hors du commun et entièrement composé de robots. On retrouve Ashura à la batterie, Cosmo au synthétiseur et Mach à la guitare. Le guitariste robotisé est doté de 78 "doigts" et 12 médiators et le percussionniste 22 caisses et cymbales en tout genre. Ils ont été imaginés à Tokyo par le professeur Yoichiro Kawaguchi et Naofumi Yonetsuka, designer dans la robotique. Y'a-t-il un public pour nos fameux musiciens d'acier ? Il semblerait que oui puisque le groupe donne des concerts au pays du Soleil-Levant.

Dans une semaine, aux États-Unis, auront lieu en Floride les épreuves éliminatoires du Darpa Robotics Challenge. Ce concours verra s’affronter des robots qui devront être capables de remplacer les humains pour accomplir des tâches en cas de catastrophe ou d’accident majeur. Parmi les 17 concurrents, il y a le robot Valkyrie conçu par le Johnson Space Center de la Nasa. L’agence spatiale voit en lui un précurseur de ce que pourraient être des robots envoyés sur Mars pour préparer l’arrivée des astronautes.

L’année dernière, la Defense Advanced Research Projects Agency, la Darpa, a lancé le Darpa Robotics Challenge (DRC). Ce concours a pour objectif la création de robots terrestres capables d’assister ou de remplacer les humains pour des tâches à réaliser dans des environnements dangereux ou dégradés. L’idée est de répondre à des scénarios de type catastrophe naturelle ou chimique. Des entreprises privées, des universités américaines, mais aussi la Nasa font partie des 17 équipes retenues dont les robots s’affronteront les 20 et 21 décembre prochains en Floride durant une série d’épreuves. L’agence spatiale américaine sera représentée avec deux projets distincts, le RoboSimian du Jet Propulsion Laboratory (JPL) et Valkyrie, le robot humanoïde du Johnson Space Center (JSC). Ce dernier vient tout juste d’être dévoilé dans une vidéo tournée par le blog Automaton de l’association IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers).
Valkyrie, ou « Val » comme le surnomment ses concepteurs, est de loin le plus séduisant des robots engagés dans le DRC. D’un blanc immaculé, il arbore une armure qui dégage une impression de puissance bienveillante. La lucarne lumineuse bleutée placée sur sa poitrine n’est d’ailleurs pas sans rappeler le superhéros Iron Man. Superhéros, c’est justement le terme qu’emploie Nicolas Radford, le chef du projet Valkyrie au JSC. « Nous tenions vraiment à ce que le design du robot provoque un "wouah" lorsqu’on le regarde », explique-t-il.

Mais ce n’est pas à un concours de beauté que Valkyrie va participer, et ses caractéristiques sont là pour le rappeler. Il mesure 1,90 m pour 125 kg, et possède 44 degrés de liberté. Ses bras et ses mains jouissent respectivement de sept et six degrés de liberté, son bassin de trois et ses jambes de six. Valkyrie a été pensé pour être très modulable en vue de la compétition DRC. Ainsi, les bras sont facilement démontables et peuvent être intervertis. Une grosse batterie amovible logée dans le dos du robot lui assure une heure d’autonomie. Un peu court à première vue, mais la technologie embarquée est dense. La tête de Valkyrie, qui peut pivoter et s’incliner, incorpore un lidar (système de télédétection par laser) et plusieurs caméras qui assurent la vision par modélisation 3D. Des sonars sont disposés de part et d’autre du thorax, tandis que deux caméras sont placées sous la poitrine, dont le relief évoque une ligne féminine. On trouve également des caméras dans les avant-bras, les genoux ainsi que les pieds.

Des robots pour préparer l’arrivée des astronautes sur Mars

Autant de capteurs auxquels les techniciens qui pilotent le robot peuvent accéder. Valkyrie n’est donc pas un robot autonome, mais la Nasa le voit déjà jouer un rôle dans l’exploration spatiale. « La Nasa pourrait envoyer des robots en éclaireur sur une planète afin de préparer le terrain pour une exploration humaine, imagine Nicolas Radford. Une fois les humains arrivés, ils pourraient travailler de concert avec les robots pour assembler des modules d’habitation et autres structures. Les technologies comme celles de Valkyrie ouvrent la voie aux types de systèmes robotiques qui seront un jour utilisés dans les missions précurseurs à l’arrivée des astronautes sur Mars. »
Mais avant de viser cet objectif ambitieux, Valkyrie devra faire ses preuves dans une semaine lors du DRC. Parmi les 17 équipes sélectionnées, on trouve aussi le Thor de l’université Virginia Tech, l’Helios du Massachusetts Institute of Technology, le Chimp de l’université Carnegie-Mellon, ou encore l’Atlas de Boston Dynamics, évolution du Pet-Proto dont Futura-Sciences a parlé l’année dernière. Les équipes s’affronteront à travers huit épreuves où leurs robots devront accomplir un certain nombre de tâches. Il leur faudra notamment conduire un véhicule à l’abord d’un site, se déplacer dans des décombres, dégager des débris bloquant une entrée, grimper à une échelle de type industriel, fermer une vanne manuelle ou encore connecter un tuyau d'incendie à une borne et ouvrir la vanne d’eau. Les meilleurs robots seront retenus pour la finale, qui aura lieu fin 2014 et récompensera le vainqueur d’une prime de deux millions de dollars.

Source : Futura-Sciences

Le robot volant Gimball s'inspire en réalité des insectes. Les insectes se « crashent » souvent sans se faire trop de mal et repartent immédiatement dans la bonne direction en général.

Des chercheurs de l'EPFL ont donc mis au point un robot volant muni de deux hélices et d'un gyroscope et qui n'a pas « peur » d'affronter les obstacles en rebondissant dessus. Il est en effet muni d'une cage adaptée. Le robot peut aller dans une forêt et, sans capteur particulier, heurter des arbres tout en gardant un cap moyen. Le système de stabilisation gyroscopique est en réalité un double anneau qui permet au robot de toujours rester vertical. Le robot est de plus ultraléger.

Source : Sur-la-Toile

Comprendre les Microcontrôleurs
Jean-Daniel Nicoud and Pierre-Yves Rochat

Ce cours a pour but de donner les bases théoriques et pratiques nécessaires à une bonne compréhension et utilisation des microcontrôleurs. De nombreux exemples seront abordés, utilisant plusieurs microcontrôleurs bien connus.

https://www.coursera.org/course/microcontroleurs