Le chien-robot de l'ETH résout un Rubik's Cube avec ses pattes
«ANYmal» a besoin de huit à neuf minutes pour un cycle complet. Pour ce faire, le robot quadrupède doit basculer, faire pivoter et stabiliser de manière contrôlée un cube de 4,6 kilogrammes.
ANYmal maint le cube avec une patte avant. Il utilise les autres pour faire pivoter deux niveaux de 90 degrés. Ensuite, il change de position et commence l'étape suivante. Cela semble simple, mais demande beaucoup d'agilité au robot quadrupède.
Le Rubik's Cube mesure 40 centimètres de côté. Lors des essais, ANYmal a réussi à le résoudre complètement trois fois sans aide humaine. Pour ce faire, il a eu besoin d'environ 30 étapes de mouvement à chaque fois, incluant des rotations du cube et des changements de position. L'équipe de recherche de l'ETH Zurich a publié ses résultats dans un article scientifique.
D'abord scanner, puis tourner
Avant qu'ANYmal ne puisse commencer, il doit reconnaître les couleurs du cube. Pour cela, il tourne autour et capture les faces visibles avec ses caméras. Pour voir également la face inférieure, il fait basculer le cube une fois.
À partir des images, le logiciel reconstruit la position de toutes les faces colorées. Sur cette base, ce que l'on appelle l'algorithme de Kociemba calcule une solution avec le moins de rotations de cube possible. Ce procédé a été développé par Herbert Kociemba. La planification des mouvements traduit les rotations calculées en actions qu'ANYmal peut exécuter avec ses pattes.
Les pattes apprennent de nouvelles tâches
Les mouvements exigent un contrôle précis des pattes. ANYmal doit appliquer suffisamment de force pour faire tourner les niveaux du cube. En même temps, le robot ne doit ni perdre l'équilibre ni déplacer accidentellement d'autres niveaux.
Source : Robotic Systems Lab: Legged Robotics at ETH Zürich / Youtube
Pour apprendre ces mouvements, les chercheurs misent sur ce que l'on appelle le Reinforcement Learning (apprentissage par renforcement). Une IA entraîne d'abord les séquences de mouvements dans un environnement virtuel. Grâce à des essais répétés et des récompenses pour les actions réussies, elle apprend à contrôler ses mouvements de manière ciblée. À partir des résultats, les chercheurs développent un système de contrôle qui fonctionne avec les images des caméras et les données des capteurs d'ANYmal.
Les tests individuels montrent à quel point la tâche reste exigeante. Les deux mouvements de basculement ont réussi 15 fois sur 15 essais. Pour les rotations dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, 13 essais sur 15 ont été couronnés de succès, et dix dans le sens des aiguilles d'une montre.
Plus qu'un tour de Rubik's Cube
Dans des expériences précédentes, des robots quadrupèdes avaient déjà appuyé sur des boutons ou ouvert des portes avec leurs pattes. Résoudre un Rubik's Cube exige cependant plusieurs mouvements précis et coordonnés.
Les chercheurs veulent ainsi montrer comment les robots marcheurs pourraient à l'avenir utiliser leurs pattes comme des outils. On pourrait imaginer des tâches où un robot doit tenir, déplacer ou manipuler des objets.
Les trois résolutions complètes ont été réalisées dans des conditions contrôlées sur un sol plat. Les chercheurs ont également testé des mouvements individuels sur des pavés et des surfaces glissantes. Le robot a parfois atteint ses limites. Il reste à voir si ANYmal pourra accomplir de telles tâches de manière fiable au quotidien.
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Du nouvel iPhone à la résurrection de la mode des années 80. La rédaction fait le tri.
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