Anymal, un robot quadrupède développé par la start-up suisse Anybotics (lire Qant du 18 mars), peut désormais grimper à des échelles standards. Grâce à un système de crochets et à l'utilisation de l'apprentissage par renforcement, il atteint un taux de succès de 90 % dans des environnements industriels. Il surmonte ainsi une des limitations majeures rencontrées par les robots quadrupèdes dans les environnements industriels.
Grimper à quatres pattes, plutôt qu’à deux
Contrairement aux efforts précédents qui se sont principalement concentrés sur les robots humanoïdes bipèdes, l’approche de l'ETH Zurich se distingue par l'utilisation d'un quadrupède. Les robots bipèdes ont souvent montré des performances insuffisantes face à des échelles standard, se révélant lents et maladroits dans des environnements réels. Pour surmonter ces limitations, les ingénieurs ont équipé l’Anymal de "pattes" spéciales munies de crochets, capables de s’agripper fermement aux barreaux de l’échelle. Ces pattes modifiées sont inspirées des mouvements humains, où la main se transforme en un crochet pour agripper solidement chaque barreau.
L'un des aspects clés de cette avancée repose sur l'utilisation de l'apprentissage par renforcement. Grâce à cette méthode, le robot apprend à ajuster sa stratégie de grimpe en fonction des spécificités des échelles qu'il rencontre. Pour optimiser la formation du robot, les chercheurs ont employé une approche dite "enseignant-élève". Dans cette méthode, un robot enseignant, disposant de données sensorielles complètes et de vidéos simulées, apprend à grimper dans diverses conditions, y compris sur des échelles instables ou en cas d'erreurs de positionnement. Les robots élèves, quant à eux, sont formés en imitant cet enseignant, ce qui permet d’accélérer leur apprentissage et d'améliorer leurs compétences en escalade.
Le robot qui s’auto-corrige
Les résultats des tests réalisés dans des environnements réels sont prometteurs : le système atteint un taux de succès de 90 % pour l'escalade d'échelles inclinées entre 70° et 90°. De plus, la vitesse de grimpe a été multipliée par 232 par rapport aux systèmes quadrupèdes existants, démontrant une amélioration significative des performances. Cette rapidité et cette robustesse permettent à l'Anymal de naviguer sur des échelles classiques avec une aisance inédite, même dans des situations perturbées ou face à des obstacles imprévus.
La capacité d'auto-correction en temps réel de l'Anymal constitue un autre atout majeur. Lorsqu'une erreur de jugement se produit, que ce soit en raison d'une mauvaise évaluation de la distance ou d'un mauvais timing, le robot peut ajuster instantanément sa position et son mouvement pour poursuivre son ascension sans interruption. Ces caractéristiques rendent le robot non seulement plus agile mais également plus fiable dans des scénarios où la précision est essentielle.
Monter, pour bientôt redescendre ?
Cette recherche ouvre également des perspectives pour l'intégration future de capteurs supplémentaires, comme des caméras de profondeur, afin de permettre au robot non seulement de grimper, mais aussi de redescendre les échelles, augmentant ainsi sa polyvalence pour des opérations d’inspection ou de sauvetage. Bien que la conception actuelle des crochets ait démontré son efficacité, les chercheurs estiment qu’il est encore possible d'améliorer leur forme et leur contrôle pour des performances optimales dans divers environnements.
En mars dernier, une autre équipe de l'ETH Zurich (comprenant un membre en commun avec celle-ci, Marco Hutter), avait enseigné à Anymal à réaliser du parkour, c'est-à-dire franchir des obstacles et réaliser des manoeuvres dynamiques (lire Qant du 18 mars).
Pour en savoir plus :
- Dylan Vogel et al., Robust Ladder Climbing with a Quadrupedal Robot, Arxiv, 2024
- Interesting Engineering