Imaginez un groupe de robots capables, juste en s’observant, d’adapter leur comportement à celui de leur voisin pour déboucher sur une action coordonnée. Une telle organisation décentralisée et autonome intéresse les roboticiens à plus d’un titre. Pour y travailler, ces-derniers optent souvent pour le biomimétisme. En s’inspirant parfois des cellules humaines, parfois des poissons.
Une équipe issue de l'université Harvard (Etats-Unis), mêlant des chercheurs de l'école d'ingénieurs et de l’Institut Wyss sur l’ingénierie bio-inspirée, ont développé des robots inspirés des poissons, capables de synchroniser leurs mouvements comme un véritable banc de poissons, sans aucun contrôle externe. Cet essaim de robots, surnommé Blueswarm, a été présenté le 13 janvier dans Science Robotics.
Evoluer dans un espace en 3D, un défi
"Les robots sont souvent déployés dans des zones inaccessibles ou dangereuses pour les humains", écrit dans un post publié sur le site de l’école d’ingénieurs Florian Berlinger, doctorant et premier auteur de l'article scientifique. "Dans ces situations, avoir un essaim autosuffisant de robots hautement autonomes représente un vrai avantage. En utilisant des règles implicites et une perception visuelle 3D, nous avons pu créer un système qui a un haut degré d'autonomie et de flexibilité sous l'eau, où ni le GPS et ni le WiFi ne sont accessibles."
Le laboratoire où a été fabriqué ce robot est un pionnier dans le développement de systèmes auto-organisés. Mais la plupart des essaims robotiques développés jusqu’alors opéraient dans un espace bidimensionnel. Or faire évoluer un automate dans des espaces tridimensionnels, comme l'air et l'eau, est un défi en termes de détection et de locomotion.
Agrégation, dispersion et formation de cercles
Pour le surmonter, les chercheurs ont développé un système de coordination basé sur la vision. Chaque robot sous-marin, appelé Bluebot, est équipé de deux caméras et de trois lumières LED bleues. Les caméras embarquées détectent les LED des robots voisins et utilisent un algorithme personnalisé pour déterminer leur distance, leur direction et leur cap. En s’appuyant uniquement sur cette production et détection de lumières LED, l’essaim s’est révélé capable de comportements complexes auto-organisés, comme l'agrégation, la dispersion et la formation de cercles.
Les chercheurs ont également simulé une mission de recherche en plaçant une lumière rouge dans l’aquarium. Mobilisant d’abord l'algorithme de dispersion, les Bluebots se sont répartis à travers tout l’aquarium jusqu’à ce que l’un deux s'approche suffisamment de la lumière rouge pour la détecter. Là, ses LED ont commencé à clignoter, déclenchant l'algorithme d'agrégation pour que tous les autres Bluebots le rejoignent. De quoi valider l’intérêt de ces travaux pour la surveillance d’environnements fragiles, tels les récifs coralliens.
