Robot autonome maîtrisant l'ouverture de portes — Une percée pour les robots de service

Les robots peuvent faire beaucoup de choses mais ils ne peuvent pas ouvrir une porte et passer par l'embrasure. Les chercheurs ont résolu ce problème dans des simulations numériques en trois dimensions et construisent un robot autonome qui peut faire exactement cela. Cette avance simple en indépendance représente un bond en avant énorme pour les robots assistants qui aspirent et désinfectent les bâtiments de bureaux, les aéroports et les hôpitaux.

Auparavant, les chercheurs abordaient le problème en scannant une pièce entière pour créer un modèle numérique 3D afin que le robot puisse localiser une porte. Mais c'est une solution personnalisée chronophage qui ne fonctionne que pour la pièce particulière qui est scannée. Développer un robot autonome pour ouvrir une porte pour lui-même pose plusieurs défis.

Les portes viennent dans différentes couleurs et tailles avec différentes poignées qui pourraient être légèrement plus hautes ou plus basses. Les robots doivent savoir quelle force utiliser pour ouvrir les portes pour surmonter la résistance. La plupart des portes publiques sont à fermeture automatique, ce qui signifie que si le robot perd sa prise, il doit recommencer. Quand une porte s'ouvre loin du robot, il peut simplement tourner la poignée et pousser vers l'avant pour entrer dans une pièce. Mais quand une porte s'ouvre vers le robot, la tâche devient bien plus difficile, surtout si la porte a une résistance intégrée dans le but de se fermer toute seule.

Certains ingénieurs ont monté un bras avec plusieurs articulations sur les robots pour saisir un bouton ou une poignée de porte mais ceux-ci peuvent être extrêmement chers. Un seul bras de robot avec six articulations, ou degrés de liberté, qui imite la gamme complète de mouvement d'un bras humain peut coûter des dizaines de milliers de dollars.

Le problème a été résolu en concevant un appendice sur un ascenseur motorisé simple que le robot peut lever et abaisser pour atteindre une poignée de porte. Un petit bras à la base maintient la porte ouverte pendant que le robot pivote autour et continue ses tâches dans la pièce suivante. Puisque l'équipe utilise l'apprentissage automatique, le robot doit « s'enseigner » lui-même comment ouvrir une porte, essentiellement par essai et erreur. Cela peut être chronophage initialement mais le robot corrige ses erreurs au fur et à mesure. Les simulations aident le robot à se préparer pour la tâche réelle.

Les robots de service sont devenus plus utiles, particulièrement pendant la pandémie de COVID-19 quand des tâches fastidieuses comme la désinfection de pièces avec des brumes ou de la lumière ultraviolette pouvaient être automatisées. De même, un robot qui peut se recharger en utilisant la prise électrique murale la plus proche serait extrêmement utile. La solution actuelle est d'installer une station d'accueil. Quand le robot est à court d'énergie, il retourne à sa station d'accueil. Cependant, il perd du temps en retournant au dock et il ne peut pas y avoir un dock dans chaque pièce.

Le nouveau robot sera capable d'identifier une prise murale et d'insérer la fiche sans aide humaine, ce qui est une combinaison de défis. Une prise électrique est très petite, donc le robot doit l'identifier d'abord. Les humains ont la dextérité pour trouver la prise et la brancher rapidement. Mais demander à un robot de faire cela n'est pas aussi facile ; si le robot n'aligne pas parfaitement, il échouera. L'algorithme des chercheurs, cependant, donne au robot plus de flexibilité pour « tâtonner » autour de la fiche quand il s'en approche.