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Une équipe de chercheurs japonais est parvenue à identifier les mécanismes du système nerveux humain qui lui permettent de se déplacer de façon si efficace. Leurs découvertes vont pouvoir être appliquées aux robots humanoïdes pour leur permettre de se déplacer de façon plus rapide et naturelle !
Les robots humanoïdes sont présentés comme la prochaine révolution dans le domaine de l'IA, avec la capacité d'apprendre à traiter n'importe quelle tâche manuelle en toute autonomie.
De nombreuses entreprises développent de telles machines, à l'instar de Tesla et son Optimus, Apptronik et son Apollo convoité par la NASA pour explorer Mars, ou encore Figure et son 01 qui va être déployé dans les usines BMW.
Et cette technologie avance très vite, puisque les robots sont par exemple déjà capables d'apprendre seuls à faire le café ou à plier le linge. Toutefois, jusqu'à présent, un point faible atténuait leur crédibilité : la lenteur.
Qu'il s'agisse du Tesla Optimus ou d'un autre modèle, tous les robots humanoïdes présentés jusqu'à maintenant se déplacent au ralenti à une vitesse d'environ 5 à 8 kilomètres par heure.
Ce handicap fait partie des éléments qui limitent leur utilisation dans le monde du travail, car beaucoup de métiers exigent de se déplacer rapidement.
Que ce soit pour traverser un entrepôt ou un chantier, assurer le service dans un restaurant, ou même porter secours en urgence à une personne en danger, de nombreuses tâches requièrent une vive allure.
Le manque de vitesse des robots bipèdes est donc l'un des principaux freins à l'automatisation du travail manuel. Or, une nouvelle percée des chercheurs de l'université japonaise de Tohoku va tout changer.
Une méthode de contrôle imitant le système nerveux humain
Leur étude, publiée dans PLoS Computational Biology le 19 janvier 2024, est intitulée « Identifier les facteurs essentiels pour un contrôle de la marche économe en énergie sur une large gamme de vitesses dans les systèmes musculo-squelettiques basés sur les réflexes ».
Cette équipe est parvenue à répliquer une vitesse de marche variable similaire à celle de l'humain en utilisant un modèle musculo-squelettique piloté par une méthode de contrôle réflexe reflétant le système nerveux humain.
Leur prouesse est due à un algorithme innovant, qui a évolué par delà la méthode traditionnelle des moindres carrés et a permis de concevoir un modèle de circuit neuronal optimisé pour l'efficacité énergétique sur diverses vitesses de marche.
Une analyse intensive de ces circuits neuronaux, en particulier ceux contrôlant les muscles lors de la phase de balancement des jambes, a dévoilé des éléments essentiels des stratégies de marche permettant une économie d'énergie.
Ces révélations vont permettre d'étendre notre compréhension des mécanismes complexes des réseaux neuronaux qui soutiennent la démarche humaine si efficace.
Une avancée majeure pour les robots, les prothèses et les exosquelettes
C'est une grande avancée pour les domaines de la biomécanique et de la robotique, qui va permettre de mieux comprendre le mouvement humain et paver la voie pour de nouvelles technologies robotiques innovantes.
Comme l'explique le professeur Dai Owaki à la tête du projet, « notre étude a relevé le défi complexe de reproduire une marche efficace à différentes vitesses : une pierre angulaire du mécanisme de marche humaine ».
Selon lui, « ces connaissances sont essentielles pour repousser les limites de la compréhension de la locomotion, de l'adaptation et de l'efficacité humaine ».
Il estime que « l'émulation réussie de la marche à vitesse variable dans un modèle musculo-squelettique, combinée à des circuits neuronaux sophistiqués, marque une avancée cruciale dans la fusion des neurosciences, de la biomécanique et de la robotique ».
Outre les robots bipèdes à haute performance, elle a le potentiel de révolutionner la conception et le développement de membres prothétiques avancés et des exosquelettes.
Les technologies robotiques utilisées dans la vie de tous les jours, mais aussi les solutions de mobilités pour les personnes atteintes de handicaps vont pouvoir être fortement améliorées.
À l'avenir, Owaki et son équipe espèrent améliorer encore davantage leur framework de contrôle de réflexe pour recréer une plus large gamme de vitesses de marche et de mouvement.
Ils prévoient aussi d'appliquer leurs algorithmes pour créer des prothèses, des exosquelettes et des robots bipèdes. L'intégration des circuits neuronaux identifiés dans ces applications va étendre leur fonctionnalité et le naturel du mouvement.
La startup LimX a appris à ses robots à gravir des marches
Parallèlement à cette avancée de l'université de Tohoku, la startup chinoise LimX Dynamics a elle aussi réalisé d'importants progrès dans le domaine du déplacement des robots humanoïdes.
Son robot CL-1 a réussi à compléter des tâches comme gravir des marches, marcher sur des pentes, ou se déplacer en intérieur et en extérieur dans différents environnements.
Selon la firme, c'est l'un des seuls robots capables de monter des escaliers grâce à sa perception du terrain en temps réel. Pour parvenir à cette prouesse, l'entreprise a elle aussi utilisé des algorithmes de contrôle de mouvement et d'IA, ainsi que des actionneurs haute-performance et du hardware spécialisé.
La machine était seulement pré-programmée pour bouger ses jambes d'une façon correspondant à chaque défi spécifique.
Ce robot bipède est conçu pour résoudre les plus grands défis de la robotique humanoïde. Il succède au P1, et permet de développer et tester divers algorithmes de contrôle de mouvement.
Les algorithmes de perception ont été largement améliorés, permettant au robot d'interagir avec son environnement en temps réel. Il ajuste son allure en temps réel pour s'adapter au terrain sans incident.
L'objectif de LimX ? Créer le corps parfait pour la future intelligence artificielle générale ou AGI qui permettra à l'IA d'égaler l'intelligence humaine…
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