Des robots modulaires reconfigurables en un temps record
Publié par Redbran le 08/04/2019 à 14:00
Source: CNRS INSIS

©CNRS
De multiples petits robots communiquant entre eux peuvent s'auto organiser pour construire un objet de forme déterminée. Mais ce processus est très lent. Des chercheurs de l'institut FEMTO-ST ont trouvé une méthode pour l'accélérer. Leurs résultats seront présentés à la conférence AAMAS (International Conference on Autonomous Agents and Multiagent Systems) qui aura lieu du 13 au 17 mai 2019 à Montréal (Montréal est à la fois région administrative et métropole du Québec[2]. Cette grande agglomération canadienne constitue un centre majeur du commerce, de l'industrie, de la culture, de la finance et des affaires...).

Comment construire un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être...) 3D à l'aide de petits modules qui s'auto assemblent pour réaliser une forme donnée (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction, d'un événement, etc.) ? Tel est le défi que se posent les chercheurs qui étudient des réseaux de micro robots capables d'échanger des messages et de se déplacer de manière coordonnée pour former une structure 3D. Un processus de reconfiguration complexe, et très lent en raison du nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) limité de modules qui peuvent se déplacer en même temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) sans interférer. Une équipe de l'institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter...) FEMTO-ST (CNRS/université de Franche-Comté) a mis au point (Graphie) une méthode pour accélérer cette reconfiguration.

L'étude a été menée à l'aide d'un logiciel (En informatique, un logiciel est un ensemble d'informations relatives à des traitements effectués automatiquement par un appareil informatique. Y sont inclus les instructions de traitement, regroupées sous forme de...) de simulation de robots modulaires. Chaque module, de forme quasi sphérique, se déplace en roulant sur la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique,...) de ses voisins, et peut se connecter à 12 d'entre eux. Pour accélérer la construction de l'objet 3D, le principe était de favoriser les déplacements simultanés de modules (le parallélisme de la reconfiguration), et de simplifier leur coordination.

Les chercheurs ont d'abord fait le choix de construire des objets sous la forme d'une structure d'échafaudage, et non d'un solide massif (Le mot massif peut être employé comme :), ce qui facilite la mobilité des modules pendant la construction. Ils ont par ailleurs développé des algorithmes distribués aussi simples que possible, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en garantissant que le système atteindra bien la forme visée. Pour éviter les blocages pendant la reconfiguration, un petit nombre de règles simples, identiques, ont été implantées dans chaque robot (Un robot est un dispositif mécatronique (alliant mécanique, électronique et informatique) accomplissant automatiquement soit des tâches qui sont généralement...).

Les algorithmes ont été testés avec le logiciel de simulation, en faisant construire des pyramides de différentes tailles par les petits robots. Ces expérimentations ont montré que le temps nécessaire à la construction variait comme N2/3, N étant le nombre de modules utilisés. Ce qui veut dire que la méthode reste viable même si N devient très grand, l'objectif étant d'utiliser des centaines de milliers, voire des millions de robots élémentaires.

L'équipe de FEMTO-ST continue à améliorer ses algorithmes, et espère accélérer encore le processus pour atteindre un temps de reconfiguration qui varie comme N1/3. Cette approche doit aussi être généralisée, afin de construire d'autres formes. Parmi les applications potentielles de cette "matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de l'espace et...) programmable": la fabrication d'objets prototype pour accélérer le design (Le design (la stylique en français) est un domaine visant à la création d'objets, d'environnements ou d'œuvres graphiques, à la fois fonctionnels, esthétiques et conformes aux impératifs d'une...) de pièces conçues en CAO, ou encore la réalisation de maquettes interactives d'organes, permettant au chirurgien de tester une opération avant de la réaliser.


Notes:
FEMTO-ST coordonne par ailleurs deux projets sur ce thème: le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours...) ANR "ProgrammableMatter", mené avec le Limms (Laboratory of Integrated Micro Mechatronic Systems, laboratoire international mixte entre le CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) et l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa...) de Tokyo), et le groupe PSA ; le projet ISITE-BFC "Building the basic (En programmation, BASIC est un acronyme pour Beginner's All-purpose Symbolic Instruction Code. qui désigne une famille de langages de programmations de haut niveau.) blocks for programmable matter” mené avec le LIB (Laboratoire d'informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement automatique de l'information par des machines telles que les ordinateurs, les...) de Bourgogne), le groupe PSA et Techpower Electronics
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Contact chercheur:
Julien Bourgeois - FEMTO-ST
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