Un système permettant aux robots de s’écholocaliser avec leur propre bruit

Une sorte d'écholocalisation "low cost".

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| Jonathan Paiano pour Trust My Science (drone : Pixabay)
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Les robots, et surtout les drones, ça peut faire beaucoup de bruit… Des ingénieurs ont alors eu une idée : pourquoi ne pas utiliser ce bruit pour leur permettre de s’orienter et d’éviter les obstacles par écholocalisation (comme le font les chauves-souris) ? Un tel système conférerait de nombreux avantages : un drone pourrait par exemple s’orienter et éviter les collisions sans caméras, ni capteurs ou émetteurs ultrason… Pour des applications simples, cela permettrait une économie non négligeable sur la consommation énergétique et les coûts de fabrication, ou tout simplement d’équiper tout robot autonome d’un système de navigation de secours, au cas où les principaux tomberaient en panne.

La plupart des robots, qu’ils marchent, roulent ou volent, créent un ensemble de bruits mécaniques et de contact désagréables, que les ingénieurs tentent souvent de réduire au maximum… Mais Jesper Rindom Jensen, de l’université d’Aalborg au Danemark et ses collègues, inspirés par une étude précédente, suggèrent plutôt de tirer parti de ces bruits pour détecter des obstacles tels que des murs, des personnes ou d’autres robots, en captant les sons réfléchis par ceux-ci. En somme, une sorte d’écholocalisation low cost.

« La méthode proposée est assistée par un détecteur d’échoprobabiliste qui estime si un réflecteur acoustique se trouve ou non à courte portée de la plate-forme robotique. Cette étude préliminaire ouvre la voie à un nouveau type de système d’évitement des collisions qui reposerait uniquement sur des capteurs audio plutôt que sur des capteurs de proximité conventionnels », écrivent les chercheurs dans leur étude, publiée sur le serveur de préimpression arXiv.

Une écholocalisation low cost pour s’orienter dans l’espace

Les robots utilisent souvent des capteurs infrarouges, ultrasoniques ou laser pour détecter les objets proches, mais l’utilisation de simples microphones permettrait de réduire le poids, les besoins en énergie, la complexité et le coût. En mesurant simplement le temps nécessaire pour que le bruit émis par le robot atteigne une surface et soit réfléchi vers un microphone, un ordinateur embarqué peut repérer des obstacles jusqu’à un mètre de distance, et probablement bien plus lorsque les chercheurs auront perfectionné leur technologie.

Les chercheurs avaient auparavant créé un dispositif qui utilisait un haut-parleur pour diffuser du son autour de lui afin de permettre à un robot sur roues naviguer, tout comme une chauve-souris émet des ultrasons lors de l’écholocalisation. Mais récemment, lors d’expériences menées en laboratoire, ils ont prouvé que le bruit de fond créé par le robot permet d’accomplir la même chose.

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Le robot sur lequel le système d’écholocalisation test, exploitant le bruit d’un haut-parleur, a été placé. © Jesper Rindom Jensen et al. (2021)

Jensen affirme que cette approche pourrait réduire le coût des robots et que beaucoup d’entre eux possèdent déjà un microphone intégré pouvant être utilisé pour l’écholocalisation. « Il pourrait s’agir d’un robot qui se déplace dans un musée pour aider les visiteurs », explique-t-il. « Dans ce cas, il y aurait déjà des microphones à bord pour capter la voix humaine, et nous pourrions donc les utiliser à cette fin ».

Mais forcément, cette approche pourrait ne pas fonctionner pour tous les robots. « Si vous fabriquez un robot parfaitement silencieux, alors vous devrez créer une sorte de bruit – soit des sons audibles, soit des ultrasons », explique Jensen. Dans ce cas, le système perdrait son avantage principal, celui de fortement réduire la dépense énergétique et les coûts.

Source : arXiv

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