Permettre l’exploration indépendante des robots

Des chercheurs ont créé une série de systèmes robotiques et de planificateurs qui permettent aux robots d’accélérer l’exploration, de s’aventurer dans des territoires inexplorés et de produire des cartes très précises et détaillées. Ces systèmes permettent aux robots d’accomplir ces tâches de manière autonome, en naviguant et en cartographiant sans aucune intervention humaine.

L’équipe de robotique indépendante de l’université Carnegie Mellon

Toutefois, une équipe de chercheurs de l’institut de robotique de l’université Carnegie Mellon est à l’avant-garde de la création de la prochaine génération d’explorateurs – les robots. En fait, cette équipe de recherche sur l’exploration autonome a réussi à mettre au point une série de systèmes robotiques et de planificateurs qui permettent aux robots de se lancer dans des explorations plus rapides, de sonder les environnements les plus difficiles et les moins familiers, et de produire des cartes très détaillées et précises. La caractéristique principale de ces systèmes réside dans leur autonomie, qui permet aux robots de naviguer et de cartographier sans aucune intervention humaine.

Le chercheur en systèmes Ji Zhang, de l’Institut de robotique, explique la commodité du système en précisant qu’il peut être déployé dans divers environnements, tels que des grands magasins ou des immeubles résidentiels sinistrés, et que les robots peuvent construire de manière autonome des cartes en temps réel tout en explorant sans nécessiter la présence d’un être humain.

Découvrir le monde grâce à des systèmes robotiques polyvalents

Au cours des trois dernières années, l’équipe a travaillé sur des systèmes d’exploration et a réussi à explorer et à cartographier de nombreux endroits, notamment des mines souterraines, un parking, le Cohon University Center et d’autres espaces intérieurs et extérieurs sur le campus de l’université de Californie du Sud. L’adaptabilité du système permet de l’attacher à presque toutes les plateformes robotiques, les transformant ainsi en explorateurs des temps modernes. Au cours des essais, l’équipe utilise des fauteuils roulants motorisés et des drones adaptés.

Le système robotique fonctionne selon trois modes : le premier permet à l’homme de contrôler les mouvements du robot tandis que les systèmes autonomes empêchent les collisions avec des objets ; dans le deuxième mode, une personne peut sélectionner un point sur la carte et le robot navigue jusqu’à cet endroit ; le troisième mode est celui de l’exploration proprement dite, où le robot explore de manière autonome l’ensemble de l’espace et crée une carte.

Améliorer l’efficacité grâce à l’intégration de capteurs avancés

L’équipe a intégré une variété de capteurs, tels qu’un capteur lidar à balayage 3D, une caméra orientée vers l’avant et des capteurs d’unité de mesure inertielle, ainsi qu’un algorithme d’exploration sophistiqué. Cela permet au robot de déterminer sa position actuelle, de retracer sa trajectoire précédente et de décider des prochaines étapes du processus d’exploration. Les systèmes qui en résultent sont beaucoup plus efficaces que les méthodes précédentes, car ils produisent des cartes plus complètes et réduisent de moitié la durée d’exécution de l’algorithme.

Une solution qui change la donne pour les environnements difficiles

Ces nouveaux systèmes sont notamment bien adaptés pour fonctionner dans des conditions difficiles de faible luminosité et de communication irrégulière, comme dans les grottes, les tunnels et les structures abandonnées. Le système d’exploration du groupe a été utilisé par Team Explorer, une participation conjointe de CMU et de l’université d’État de l’Oregon au Subterranean Challenge de la DARPA, qui s’est classée quatrième dans la compétition finale et a remporté le prix du plus grand nombre de secteurs explorés pour avoir cartographié une plus grande partie de l’itinéraire que n’importe quelle autre équipe.

Les membres de l’équipe se sont engagés à mettre en libre accès l’ensemble de leurs travaux, dans le but de donner à la société les moyens de construire des robots d’exploration autonomes. Chao Cao, doctorant en robotique et opérateur principal de l’équipe Explorer, souligne qu’une fois cette capacité fondamentale atteinte, elle ouvre une pléthore de possibilités pour diverses applications, allant des services de livraison aux missions de recherche et de sauvetage.

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