AntBot : le tout premier robot évoluant sans GPS pour se repérer

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| Julien Dupeyroux, ISM (CNRS/AMU)

Au cours des dernières années, le domaine de la robotique a été le cadre de nombreuses avancées technologiques. Des entreprises comme Boston Dynamics développent des robots ultra-perfectionnés capables d’impressionnantes prouesses. Ce perfectionnement de la robotique passe notamment par le bio-mimétisme, c’est-à-dire la reproduction artificielle de facultés rencontrées naturellement chez les animaux. AntBot, en répliquant le système de navigation des fourmis du désert, se passant ainsi de GPS, en est le parfait exemple.

Les yeux de l’Homme sont insensibles à la lumière polarisée et aux rayons ultraviolets, mais ce n’est pas le cas des fourmis, qui l’utilisent pour se repérer dans l’espace. Les fourmis du désert (Cataglyphis) en particulier peuvent couvrir plusieurs centaines de mètres en plein soleil dans le désert pour trouver de la nourriture, puis rentrent en ligne droite à la fourmilière, sans se perdre.

Elles ne peuvent pas utiliser de phéromones pour retrouver leur chemin : elles s’évaporent sous la très haute température ambiante. Leur extraordinaire talent de navigation repose sur deux informations : le cap mesuré à l’aide d’une sorte de « boussole céleste » leur permettant s’orienter à l’aide de la lumière polarisée du ciel, et la distance parcourue, mesurée simplement en comptant les pas et en incorporant la vitesse de déplacement relative au Soleil mesurée optiquement par leurs yeux.

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Schéma expliquant le fonctionnement de la boussole céleste d’AntBot. Crédits : Julien Dupeyroux et al. 2019

La distance et le cap sont les deux informations fondamentales qui, une fois combinées, leur permettent de revenir sans problème à la colonie. AntBot, le tout nouveau robot conçu par des chercheurs de l’ISM au CNRS et de l’Université d’Aix-Marseille (AMU), reproduit les capacités de navigation exceptionnelles des fourmis du désert. Il est équipé d’un compas optique permettant de déterminer son cap au moyen d’une lumière polarisée et d’un capteur de mouvement optique dirigé vers le Soleil pour mesurer la distance parcourue.

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Armé de ces informations, il a été démontré qu’AntBot était capable, comme les fourmis du désert, d’explorer son environnement et de revenir seul à sa base, avec une précision pouvant atteindre 1 cm après avoir parcouru une distance totale de 14 mètres.

Ne pesant que 2.3 kg, ce robot possède six pieds pour une mobilité accrue, ce qui lui permet de se déplacer dans des environnements complexes, où le déploiement de robots à roues et de drones peut être compliqué (zones sinistrées, terrains accidentés, exploration de sols extraterrestres, etc.).

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Vue détaillée d’AntBot. Crédits : Julien Dupeyroux et al. 2019

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Le compas optique mis au point par les scientifiques est sensible au rayonnement ultraviolet polarisé du ciel. En utilisant cette boussole céleste, AntBot mesure son cap avec une précision de 0.4 ° par temps clair ou nuageux. La précision de navigation obtenue avec des capteurs minimalistes prouve que la robotique bio-inspirée possède une très grande capacité d’innovation. Trois avancées, décrites dans la revue Science Robotics, ont donc été accomplies.

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Un nouveau robot a été mis au point, de nouveaux capteurs optiques innovants et non conventionnels ont été conçus et AntBot apporte une nouvelle compréhension de la navigation des fourmis dans le désert, en testant plusieurs modèles que les biologistes ont imaginés pour imiter cet animal.

Avant d’explorer des applications potentielles dans la robotique aérienne ou dans l’industrie automobile, par exemple, il est nécessaire de progresser dans la manière de faire fonctionner ce robot la nuit ou sur de plus longues distances, tout en améliorant sa précision.

Source : Science Robotics

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