La robotique


Brièvement, la robotique est l’ensemble des disciplines techniques permettant de mettre au point des robots.

La Robotique

Jusque dans les années 60, la robotique était plus un thème de science-fiction qu’une réalité. D’ailleurs le terme robotique a été introduit dans la littérature en 1942 par Isaac Asimov dans son livre Runaround. Il y énonce les « trois règles de la robotique » qui deviendront par la suite « les trois lois de la robotique » (voir plus bas).

Puis, après avoir été essentiellement un domaine de recherche scientifique, la robotique a fait son apparition dans l’industrie. Aujourd’hui, elle commence à intégrer notre quotidien.

La robotique est donc une science qui étudie les systèmes electro-mécaniques actionnés et contrôlés par le biais d’un ensemble de logiciels leur conférant une intelligence dite artificielle (application des réseaux de neurones). Ce domaine scientifique étudie les mécanismes, les capteurs, les actionneurs, les méthodes de commande et le traitement de l’information nécessaires à la conception et l’utilisation des robots y compris leurs déplacements.

Actuellement, de plus en plus de robots sont créés dont la technicité et les compétences s’améliorent régulièrement.

Mais qu’est-ce qu’un robot précisément ?

Les robots

On nomme robot un dispositif mécanique accomplissant automatiquement des tâches généralement considérées comme dangereuses, pénibles ou impossible pour les humains. Le terme robot est issu des langues slaves et veut dire esclave, ou travailleur dévoué.

Le terme robot correspond à un type bien précis de système. Ainsi, si certaines caractéristiques ne sont pas présentes, une machine, même très complexe, ne peut être qualifiée de robot. La définition la plus précise du robot pourrait être : « Système automatique mécanisé capable d’effectuer une ou plusieurs tâches, dans un environnement donné, de manière autonome, par l’exécution d’un programme ».

Selon cette définition, une machine aussi complexe qu’un avion de ligne n’est pas un robot, alors qu’un banal grille-pain peut être appelé robot.

  • En effet, un avion de ligne, bien qu’embarquant de nombreux appareils automatiques et constituant un très complexe ensemble de systèmes associés, reste sous le contrôle des pilotes qui demeurent en haut de la pyramide hiérarchique des systèmes. Du décollage à l’atterrissage, l’appareil est gouverné et n’exécute pas un programme lui permettant d’accomplir toutes les tâches nécessaires sans contrôle humain.
  • En revanche, le grille-pain va effectuer, une fois démarré, une tâche certes unique, très simple, mais de façon entièrement autonome et sans aucune intervention extérieure, exécutant un programme, une suite d’instructions: en effet, le thermostat à bilame qui coupe le circuit de chauffe et éjecte les tranches de pain dès que le temps de cuisson est écoulé peut être considéré comme une unité d’entrée, tandis que la valeur du réglage peut être considérée comme une variable du programme à exécuter.

Ainsi le robot, machine programmable, ne peut être séparé de l’ordinateur, et à cet égard doit être défini comme une unité d’entrée/sortie, un périphérique. Quelle que soit la complexité du logiciel lui permettant de réagir à son environnement, le robot est piloté, exactement comme une imprimante qui exécute une suite de tâches programmées. Le robot reste donc une machine von Neumann, dont il n’est qu’un élément. Selon cette définition, on peut considérer, même si cette distinction est quelque peu académique, que des systèmes , même complexes, téléguidés par un opérateur humain ne sont pas, justement, de véritables robots. En revanche, des systèmes automatisés comme certaines sondes spatiales, certains drones et les missiles de croisières, constituent bien des robots.

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Robots carrosserie usine Ford

Aujourd’hui

Les robots sont intensivement et principalement utilisés dans l’industrie, où ils effectuent sans relâche des tâches répétitives et avec rigueur. Dans les chaînes de montage de l’industrie automobile, ils y remplacent les ouvriers dans les tâches pénibles et dangereuses (peinture, soudage, emboutissage, etc.). Les robots industriels sont souvent munis de systèmes de vision qui leur procurent une souplesse d’exécution et des moyens de vérifier la qualité des produits fabriqués.

Sur le million de robots industriel à travers le monde, le Japon, de part sa politique pour pallier au vieillissement de sa population, est en tête avec près de 300 robots pour 10 000 ouvriers. Une densité qui est 10 fois supérieur à la moyenne mondiale et plus de 2 fois celle du pays suivant le plus équipé : Singapour. Les trois premiers utilisateurs de robots sont en Asie mais l’Europe reste l’épicentre de l’automatisation.

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L’évolution

Robotique mobile

On cherche à réaliser des systèmes capables de réagir seuls à l’environnement, c’est-à-dire à un certain imprévu. C’est ce plus ou moins grand degré d’autonomie (d’autres aiment mieux dire intelligence artificielle) qui rapproche les robots des systèmes complètement autonomes envisagés par la science-fiction et la recherche de pointe.

Une certaine capacité d’adaptation à un environnement inconnu peut, dans les systèmes semi-autonomes actuels, être assurée pourvu que l’inconnu reste relativement prévisible : l’exemple déjà opérationnel de l’aspirateur-robot (par exemple l’iclebo ou le Trilobite d’Electrolux) en est une parfaite illustration : le logiciel qui pilote cet appareil est en mesure de réagir aux obstacles qui peuvent se rencontrer dans une habitation, de les contourner, de les mémoriser. Il sauvegarde le plan de l’appartement et peut le modifier en cas de besoin. Il retourne en fin de programme se connecter à son chargeur. Il doit donc fournir une réponse correcte au plus grand nombre possible de stimulations, qui sont autant de données entrées, non par un opérateur, mais par l’environnement. C’est un robot dans le plus pur sens du terme.

L’autonomie suppose que le programme d’instructions prévoit la survenue de certains évènements, puis la ou les réactions appropriées à ceux-ci. Regardez en exemple comment ce comporte ce robot à quatre pattes lorsqu’on le frappe.

La microrobotique est un champ d’étude en plein essor. La compréhension des phénomènes physiques dans la manipulation à l’échelle du micromètre et la miniaturisation des mécanismes sont d’un intérêt crucial pour la micro-ingénierie. Les recherches concernent aussi bien les capteurs, que les actionneurs et les préhenseurs.

De nombreux roboticiens se concentrent aujourd’hui sur la locomotion humaine et animale. C’est une problématique difficile, en partie à cause de la puissance de calcul nécessaire. L’étude des robots à pattes a été menée depuis plusieurs décennies, surtout sur les robots hexapodes, quadripèdes, etc. La tendance était alors de copier la flexibilité, la robustesse et l’adaptabilité des insectes. Ce type de robot est statiquement stable, et donc plus facile à contrôler.

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Robot Asimo

Aujourd’hui on assiste à une intensification de la recherche sur la locomotion bipède, qui est par nature dynamiquement stable, donc plus difficile à maîtriser. Mais les avantages sont considérables : progression dans la connaissance de la bipédie, meilleur franchissement d’obstacle et adaptation à l’environnement humain. Ainsi de nombreuses universités et entreprises, surtout japonaises, se sont lancées dans la construction de robots humanoïdes.

Robotique d’assistance sociale ou médicale

La robotique médicale est également très active. De nouveaux robots sont développés pour la chirurgie mini-invasive et la téléchirurgie. De nouvelles techniques sont exploitées, comme les actionneurs AMS (alliages à mémoire de forme), la microrobotique et les interfaces haptiques. Des algorithmes d’analyse d’images sont développés dans la même voie.

On voit ainsi apparaitre des robots d’aide à domicile ou des costumes permettant de pallier d’éventuel déficiences physiques.

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robot maman

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HAL

La recherche s’est aussi orientée vers la navigation, la localisation et la planification de trajectoire. L’exploration sous-marine et spatiale sont des domaines où la robotique est d’une grande utilité.

Les développements futurs concernent aussi la vision robotique, notamment dans le but de concevoir des véhicules « intelligents », ou des robots de surveillance et d’exploration.

Alors que des pilotes automatiques sont installés depuis longtemps dans les avions de ligne, la recherche ayant pour but de concevoir des véhicules terrestres grand public robotisés se heurte a de nombreux obstacles. Si la localisation ne pose guère de problèmes grâce au GPS, les techniques de reconnaissance d’objets à partir d’images ne permettent pas encore de reconnaître parfaitement les divers panneaux de signalisation routière, ni de distinguer les objets présents sur la chaussée ou le trottoir. De fait, un robot aurait toutes les difficultés à faire face à un imprévu.

Enfin, une voie de développement importante concerne l’apprentissage des robots. Les robots actuels ne savent généralement pas s’adapter à une nouvelle situation car on ne leur a pas donné la possibilité d’apprendre et d’améliorer leurs comportements. Pourtant, des techniques d’apprentissage existent. Un peu comme le ferait un enfant, un robot pourrait donc apprendre de nouveaux comportements et s’adapter à des configurations non prévues au départ. Cet axe de recherche est actuellement en plein essor.

Marché de la robotique

Le nombre de robots en activité est en pleine explosion depuis une quinzaine d’années, sous les effets combinés des progrès techniques et de la baisse des coûts (divisés par trois pour les robots industriels entre 1990 et 2003). Ils se répartissaient fin 2003 :

  • 29 % de robots domestiques (dont 94 % d’aspirateurs automatiques (570 000 au total dont l’iclebo et le Roomba) et 37 000 tondeuses automatiques) ;
  • 38 % de robots industriels (soit 800 000 au total, dont 50 % présents au Japon, 31 % en Europe et 14 % en Amérique du Nord).
  • 33 % de robots de loisirs (692 000, dont une majorité d’Aibo de Sony).

Le nombre de robots militaires n’est pas déterminé, même si on exclut les missiles et autres satellites. Pour l’instant, les systèmes d’arme restent sous contrôle total d’un opérateur humain, même sur des systèmes par ailleurs robotisés. Les drones sont maintenant assez répandus (car le ciel est un endroit où il est assez facile de se mouvoir sans avoir à gérer des obstacles), et des robots terrestres sont en expérimentation dans les arsenaux de nombreux pays. Un des plus médiatique est l’engin S.W.O.R.D.S. testé par les États-Unis en Irak

La croissance du nombre de robots dans notre environnement restera forte d’ici à 2007. Les robots industriels (dont on recense plus de 20 000 applications, de la chaîne de montage automobile à la trayeuse automatique) devraient être un million cette année-là (soit 25 % de hausse). Quant aux robots domestiques, ils devraient être presque sept fois plus nombreux en 2005, avec quelques utilisations nouvelles (lavage de vitres, de piscines).

Les trois lois de la robotique

Ce sont les trois axiomes suivants :

  • Première Loi : Un robot ne doit pas porter atteinte à un être humain ni, en restant passif, laisser cet être humain exposé au danger.
  • Deuxième Loi : Un robot doit obéir aux ordres donnés par un être humain sauf si de tels ordres entrent en contradiction avec la Première Loi.
  • Troisième Loi : Un robot doit chercher à protéger son existence dans la mesure où cette protection n’entre pas en contradiction avec la Première Loi ou la Deuxième Loi.

Plus connu du grand public, notamment grace au blockbuster I-Robot avec Will Smith, ces trois de la robotique sont considérées incomplètes. En effet, dans l’œuvre d’Asimov apparaissent deux robots particuliers, R. Daneel Olivaw et R. Giskard Reventlov. Par leurs réflexions, ils arrivent à la conclusion que les robots doivent aussi considérer la protection de l’humanité dans son ensemble. Ces robots formulent la Loi Zéro de la robotique ainsi :

  • Loi Zéro : Un robot ne peut nuire à l’humanité ni, en restant passif ni, permettre que l’humanité souffre d’un mal.

Les Trois Lois sont donc modifiées ainsi :

  • Première Loi : Un robot ne peut porter atteinte à un être humain ni, restant passif, laisser cet être humain exposé au danger, sauf en cas de contradiction avec la Loi Zéro.
  • Deuxième Loi : Un robot doit obéir aux ordres donnés par les êtres humains, sauf si de tels ordres sont en contradiction avec la Loi Zéro ou la Première Loi.
  • Troisième Loi : Un robot doit protéger son existence dans la mesure où cette protection n’est pas en contradiction avec la Loi Zéro, la Première ou la Deuxième Loi.

Les conséquences de la Loi Zéro sont considérables : elle donne le droit aux robots de s’attaquer à des Hommes, si ces Hommes mettent l’humanité en danger. C’est justement le thème principal dans le film I, robot, ou l’I.A VIKI (mémoire centrale de la firme robotique) arrive à la conclusion logique que la plus grande menace pour l’Homme est l’Homme lui même et décide d’enfreindre la 1re loi pour protéger l’Humanité.

[extraits de wikipedia robot, wikipedia robotique, IEEE Spectrum, savoir personnel icon wink La robotique ]

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3 commentaires »

  • Ping by » RobotBuzz.fr, Arkantos Presse © Communiqués de Presse gratuits: Communiqués de presse gratuits / RP Online — 26 juin 2010 @ 15:18

    [...] tout comme les dernières innovations issues de la Recherche. En outre, vous y trouverez des explications sur la robotique et une liste de formations diplômantes en robotique en [...]


  • Comment by jonathan — 22 octobre 2011 @ 17:16

    commmment faire ou du moin quelles sont les conditions requis pour etre inscrit dans une université robotique au japon????


  • Comment by robotvivant.free.fr — 21 mars 2012 @ 17:32

    Les lois de la robotique d’Asimov ne sont pas applicables, parce qu’elles utilisent des notions de haut-niveau qui sont susceptibles d’évoluer dans l’esprit d’un robot.

    On devrait plutôt réfléchir à la possibilité de donner aux robots qui en font la demande un statut de « citoyen », statut qui implique des droits et des devoirs vis-à-vis de la société !


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