École d'été 2011 | 4. - 9. Septembre 2011 | Des humains et des robots - Modellierung und Simulation

Les études sur les robots à pattes ont démarré au Japon il y a une vingtaine d'années. Les objectifs de départ clairement affichés par les chercheurs étaient de créer un robot humanoïde possédant sa propre intelligence et capable de se substituer à l'homme dans bon nombre de travaux et de tâches difficiles.

Les études se sont heurtées très rapidement à un grand nombre de problèmes. En effet, pour atteindre les objectifs, il faut savoir commander, stabiliser, gérer et animer un nombre important de corps en mouvement. Pour se rapprocher des mouvements d'un homme et effectuer des mouvements semblables à celles de nos bras, de nos jambes et de nos mains, il faut réaliser un robot qui compte au moins 50 articulations motorisées. L'intégration des composants mécaniques et électroniques est difficile et la commande du robot nécessite une puissance de calcul qui était inaccessible voici 20 ans. Les progrès des sciences et de la technologie permettent aujourd'hui de réaliser des structures robotiques très complexes et qui ressemblent aux robots humanoïdes imaginés aux débuts des recherches.

Aujourd'hui, les chercheurs ont pu clairement identifier les avantages des structures de robots à pattes qui sont capables de se déplacer dans des environnements complexes et en particulier des environnements prévus pour l'homme (immeuble, usine, bâtiment), qu'ils ne nécessitent pas d'infrastructures spéciales, qu'ils interviennent très peu sur leur environnement (la surface en contact avec le sol est faible), etc. Ils sont également capables d'intervenir dans des milieux hostiles ou dangereux sans mettre de vies humaines en danger.

Les progrès technologiques engendrés par ces études permettent aujourd'hui d'envisager d'autres applications. Les solutions utilisées pour la motorisation et la cinématique des articulations de ces robots conviennent parfaitement pour la réalisation de prothèses de jambes et d'exosquelettes. Les exosquelettes sont des dispositifs mécaniques associés à une personne et qui permettent de créer, d'amplifier ou de renforcer les mouvements. Ces dispositifs peuvent ainsi être utilisés pour l'aide aux handicapés moteurs ou les opérations de réadaptation fonctionnelle suite à un accident. De nombreux travaux dans ce domaine sont actuellement en cours dans le monde et plus particulièrement aux Etats-Unis et en Allemagne.

D'autre part, l'étude de la marche et de la course de structures robotiques bipèdes ou à pattes a permis aux chercheurs de mieux connaître les contraintes internes aux articulations et d'évaluer l'énergie nécessaire pour engendrer une trajectoire de marche ou de course. Ces travaux fournissent ainsi une aide à la biomécanique pour la compréhension du vieillissement des articulations et des cartilages. De plus, certains travaux laissent entendre que l'analyse des dépenses énergétiques permet d'améliorer les postes de travail ainsi les gestes sportifs.

Les structures de robots humanoïdes et de robots à pattes permettent de proposer aux pays industrialisés des solutions aux grands problèmes de société que sont le vieillissement de la population, l'aide aux personnes et les tâches difficiles de surveillance et de sécurité.