Un système robotique marsupial qui combine un robot à pattes et un robot aérien

Un système robotique marsupial qui combine un robot à pattes et un robot aérien

Crédit : De Petris et al

Les roboticiens du monde entier ont récemment développé une large gamme de systèmes robotiques sophistiqués conçus pour fonctionner et accomplir des missions dans différents environnements. Certains de ces systèmes ont été présentés lors de conférences, d’événements ou de concours.

L’un de ces concours était le DARPA Subterranean (SubT) Challenge, qui offrait un prix de 3,5 millions de dollars, financé par la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), à des prototypes de robots capables de naviguer plus efficacement dans les environnements souterrains. Les équipes qui ont participé comprenaient des roboticiens d’institutions éducatives de premier plan, telles que MIT, CMU, CalTech et KAIST, ainsi que des installations de recherche renommées, telles que NASA-JPL ou CSIRO. L’équipe gagnante, CERBERUS, comprenait des membres du milieu universitaire et de l’industrie, travaillant à NTNU, UNR, ETH Zurich, UC Berkley, Oxford et Flyability.

Pour le concours DARPA, l’équipe de NTNU et de l’ETH Zurich a développé un système robotique marsupial qui a permis des capacités d’exploration et de cartographie collaboratives entre un robot à pattes et aérien dans une configuration marsupiale. Ce système, présenté dans un article prépublié sur arXiv et qui devrait paraître dans une revue à comité de lecture, est conçu pour naviguer et explorer efficacement des environnements souterrains inconnus.

“Notre étude s’appuie sur une collaboration très étroite entre notre laboratoire (ARL—Autonomous Robots Lab), maintenant situé à NTNU, en Norvège (et auparavant à Reno, Nevada), et nos collègues du RSL—Robotic Systems Lab de l’ETH Zurich”, a déclaré Paolo De Petris, l’un des chercheurs qui a mené l’étude, a déclaré à TechXplore. “Notre objectif premier était de satisfaire la promesse que nous avions faite, au début de la compétition, de déployer un robot volant à partir d’un robot marchant.”

Lors de la compétition DARPA, De Petris et ses collègues n’ont pas été en mesure de démontrer le fonctionnement d’un système basé sur la collaboration entre un robot volant et un robot marchant en temps réel, en raison de problèmes liés à la pandémie de COVID-19 et aux déplacements restreints. Néanmoins, ils ont continué à travailler sur leur système et l’ont testé expérimentalement dans un ensemble d’environnements réels.

“Notre idée vient d’un concept très simple : la complémentarité des robots marcheurs et volants”, a expliqué De Petris. “Nous pensons que dans des environnements souterrains, perceptuellement dégradés, la collaboration entre un robot marcheur comme ANYmal, qui a une durée de fonctionnement impressionnante, une capacité de charge utile élevée, une communication avec une capacité d’extension de station au sol, etc. mais limitée aux opérations au sol, et un robot volant comme RMF-Owl, se traduit globalement par une mission d’exploration très efficace et logique.”

L’équipe envisageait de déployer son système pour accomplir des missions dans des environnements souterrains inconnus. Dans ce scénario, le robot à pattes ANYmal serait envoyé dans un environnement inconnu avec le robot volant RMF-Owl sur le dos.

Tout en naviguant dans l’environnement, le robot ANYmal peut créer une carte de l’espace inconnu. Ce faisant, cependant, il pourrait également identifier les régions potentielles de son environnement où le robot volant RMF-Owl pourrait être déployé,

Un système robotique marsupial qui combine un robot à pattes et un robot aérien

Crédit : De Petris et al

“Ces régions pourraient être trop hautes pour être atteintes par ANYmal ou obstruées en raison d’une section effondrée d’un tunnel, etc.”, a déclaré De Petris. “Quand ANYmal décide qu’il n’y a plus d’espace qu’il peut explorer, ou simplement par une commande opérateur, si la communication le permet, il se placera à la frontière d’une de ces régions identifiées, enverra la carte à jour à RMF -Owl, et commandez au robot volant d’explorer la nouvelle section, en mettant à jour et en développant la carte partagée.”

En fin de compte, alors que l’équipe envisageait son système, le robot RMF-Owl pourrait explorer des régions inaccessibles au robot à pattes ANYmal. Une fois qu’il a terminé sa sous-tâche d’exploration, il reviendrait au point où il avait décollé et atterrirait en toute sécurité sur le sol.

Jusqu’à présent, l’équipe a simplement développé un prototype de son système. À l’avenir, cependant, ils prévoient de le développer davantage pour inclure plus de fonctionnalités, en particulier en améliorant sa fonction de déploiement marsupial.

“Finalement, RMF-Owl devrait bien sûr atterrir à l’arrière d’ANYmal, disposer d’un système de recharge pour remplir la batterie lorsqu’il ne vole pas, et de nombreuses autres particularités techniques impressionnantes que nous n’avons pas eu le temps de mettre en œuvre”, a déclaré De Petris.

Jusqu’à présent, l’équipe a évalué son système dans une série de tests et a constaté qu’il obtenait des résultats remarquables. Plus précisément, ils ont observé une bonne collaboration entre les robots marcheurs et volants, ce qui a permis une exploration plus large d’environnements inconnus.

À l’avenir, leur système pourrait être mis en œuvre dans une série d’environnements réels. Par exemple, il pourrait être déployé à l’intérieur de mines effondrées, de sites avec des passages étroits, de grottes et même dans de grandes installations industrielles avec des exigences d’inspection complexes. Dans tous ces scénarios, le système de l’équipe pourrait permettre une exploration ou une inspection plus précise et approfondie.

“Je suis personnellement intéressé par les robots volants tolérants aux collisions, comme vous l’avez peut-être remarqué dans RMF-Owl, mais la question est : maintenant que nous pouvons accepter certaines collisions, comment pouvons-nous augmenter l’exploration autonome avec cette capacité ?” De Petris a ajouté. “Un problème très intéressant est lié à la planification de chemin : les algorithmes traditionnels de planification de chemin ne trouveront jamais de chemin dans un petit espace si le robot ne s’adapte pas bien.”

Dans un article ultérieur qui devrait être publié prochainement, De Petris et ses collègues ont exploré des stratégies pour augmenter les capacités d’exploration tolérantes aux collisions de leur système. Comme le robot RMF-Owl est en partie résistant aux collisions, leur système robotique pourrait toujours réussir à accomplir des missions même si le robot entre en partie en collision avec certains objets.

“Un autre objectif personnel que j’ai est d’aller à petite échelle : beaucoup de gens ont encore peur quand ils voient ces pales géantes en fibre de carbone de 15 pouces s’agiter”, a ajouté De Petris. “D’un point de vue de la recherche, les gros drones ne rentrent pas dans les petits espaces. Par exemple, nous avons un projet en cours pour l’inspection des réservoirs de ballast et les trous d’homme y font 0,6×0,4 m (RMF-Owl tient à peine).”



Plus d’information:
Paolo De Petris et al, Déploiement robotique marsupial marchant et volant pour l’exploration collaborative d’environnements inconnus. arXiv:2205.05477v1 [cs.RO]arxiv.org/abs/2205.05477

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Citation: Un système robotique marsupial qui combine un robot à pattes et un robot aérien (1er juin 2022) récupéré le 1er juin 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-06-marsupial-robotic-combines-legged-aerial.html

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