Quand la technologie s'inspire de la nature : la robotique en essaim

Publié par EchoSciences Pays de la Loire, le 2 octobre 2023   560

Il y a quelque chose de fascinant dans la manière dont les fourmis fonctionnent. Une colonie de fourmis est un écosystème bien organisé où chaque individu a un rôle à jouer. Grâce à leur coopération et leur communication, elles sont capables de se coordonner pour réaliser des tâches complexes en collectif. Cette méthodologie observée dans la nature à l’échelle des animaux sociaux comme les fourmis, les abeilles ou les poissons, a inspiré les chercheurs à développer la robotique en essaim. Il s'agit d'une approche de conception et d’innovation directement inspirée des modèles de la nature, appelée biomimétisme.

La robotique en essaim, qu'est-ce que c'est ?

La robotique en essaim est une discipline qui utilise de petits robots peu élaborés qui, ensemble, comme une foule, développent une forme d'intelligence collective pour accomplir des tâches difficiles. Ils peuvent alors résoudre des problèmes complexes grâce à des systèmes de communication ou de localisation. Leur potentiel est vaste et aujourd'hui, les applications de la robotique en essaim sont multiples.

Des chercheurs s’intéressent à faire voler des drones en essaim en s’inspirant des oiseaux, un système utile pour l’agriculture de précision pour la surveillance des cultures ou la détection de maladies. Dans le domaine médical, les robots peuvent être déployés pour effectuer des interventions chirurgicales mini-invasives ou administrer des médicaments de manière précise.

L’arène de Polytech : vulgariser la robotique en essaim

L’idée de ce projet, est survenue à l’été 2021. La découverte du Robotarium, l’arène aux millions de dollars du Georgia Institute of Technology, a donné envie à Rémy Guyonneau, Franck Mercier et Alain Godon, enseignants-chercheurs à Polytech Angers de proposer leur propre arène lowcost pour réaliser des manipulations de robotique en essaim.

Si l’arène est encore en cours de développement, ses objectifs sont multiples. L’idée est d’en faire un outil de vulgarisation de la robotique et particulièrement de la robotique en essaim. Elle se veut aussi être une preuve de concept pour que d’autres puissent la réaliser et même l’améliorer et un outil au service des étudiants de Polytech.

L'arène est composée de 3 parties :

Les robots sont construits simplement, ils n’ont pas de capteurs. Ils sont composés de deux moteurs, d’une batterie, d’une carte électronique pour le contrôle et la connexion WiFi et d’un marqueur (QR Code).

Les caméras localisent les robots dans l’arène à l’aide des marqueurs.

Le superviseur simule les données capteurs et calcule le comportement des robots.

Les missions données aux robots sont programmées. Jusqu’à présent, le programme utilisé s’inspire des fourmis : les robots essaient de trouver le plus court chemin vers une source de nourriture. Mais les chercheurs souhaitent développer d’autres programmes et notamment lors de compétitions pour les étudiants.

Il aura fallu un an pour développer cette première version de l’arène et une seconde version du logiciel est envisagée pour une utilisation pédagogique. Tout le travail réalisé est disponible en opensource sur GitLab afin que tout le monde puisse s’il le souhaite reproduire cette arène et même l’améliorer.

Envie d'aller plus loin ?

Un grand tournois de robotique collective - Fouloscopie

J'ai codé des mini-robots qui attaquent une cible - Amy Plant

Robotique en essaim : tous pour un ! - La Méthode Scientifique France Culture

Des robots particules - Massachusetts Institute of Technology (MIT)

Rendez-vous à Avrillé pour la Fête de la Science :

Atelier robotique pour s’initier au codage et à la programmation  : Mercredi 11 octobre, 10h30 à 11h30, dès 5 ans, sur réservation 02 41 31 11 30

« Essaim de robots » pour découvrir le concept de biomimétisme : Mercredi 11 octobre, 14h à 17h, entrée libre