La queue des dinosaures inspire les roboticiens !

De nos jours, nous sommes de moins en moins étonnés des performances des robots terrestres en matière de déplacement, tellement elles sont bluffantes. Ils avancent sur, au dessus et autour de la plupart des supports connus. Cependant, ils sont souvent placés dans un contexte où la surface de contact est « adaptée ». La faiblesse de ces robots serait donc d’être confronté à un trou comme cela peut arriver chez nous : escaliers, bords de tables, joints des carrelages, etc.
En 2011, les chercheurs de l’université Berkeley en Californie, se sont présentés avec une solution à la conférence internationale sur l’intelligence des robots et systèmes (IROS 2011) : La queue des lézards et des dinosaures.
L’idée est de détecter la chute et d’utiliser la queue du robot pour le stabiliser dans les airs pour qu’il retombe sur ses pattes ou ses roues.

L’équipe de chercheurs composée de Thomas Libby, Talia Y. Moore, Evan Chang-Siu, Deborah Li, Daniel J. Cohen, Ardian Jusufi, et Robert J. Full a utilisé une caméra au taux d’échantillonnage élevé pour étudier le lézard pendant ses chutes (Ils ont du penser au tapis pour amortir la chute).
Pour s’élancer en avant, le lézard fait osciller sa queue et le moment angulaire s’occupe du reste, penchant la tête de l’animal en avant.

Tailbot est un robot mobile télécommandé conçu pour tester les théories de stabilisation par la queue. Approximativement de la même taille qu’un lézard, il ne pèse pas moins de 160 grammes répartis sur 20cm de longueur. La queue de 10cm qui s’ajoute à l’arrière du robot, est faite en fibre de carbone. A l’extrémité de la queue a été placé un poids en cuivre équivalent à 10% du poids total du robot.
Notons que cette queue est modulable et a son propre servomoteur. Elle peut tourner de 255 degrés autour de son axe.
Pour corriger l’orientation de la queue en temps réel, le robot utilise un accéléromètre et un gyroscope combinés.
Pendant les tests, tout se passe très rapidement et le robot réussi à se maintenir à l’horizontale en fonction du sol. La seule limitation du système serait une inclinaison trop importante de la queue.
La vidéo suivante nous montre quelques tests. Dans un premier temps, on voit quelques séquences du lézard qui saute. Puis le robot est mis en action pour comparaison.

Le laboratoire de l’université UC Berkeley prévoit de doter la queue de Tailbot d’un axe supplémentaire : le lacet représenté par un avion ci-dessous.

Cela permettrait de controler le roulis (mouvement représenté ci-dessous) avec les mouvements de la queue.

Pendant leurs recherches sur la stabilisation du lézard dans les airs, les scientifiques ont conclu que certains dinosaures comme les vélociraptors avaient pu réaliser de belles acrobaties aériennes avec leurs queues.
Vous trouverez l’article « Tail-Assisted Pitch Control in Lizards, Robots, and Dinosaurs » correspondant à l’étude ici.
Depuis la conférence en 2011, de nouvelles vidéos sont parues dont celle ci-dessous.

Comme quoi, les animaux restent omniprésents en robotique !
Sources :
UC Berkeley Poly-PEDAL Lab
UC Berkeley’s Mechanical Systems Control Laboratory