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Mais l´écart se rétrécit et Engineered Arts, une entreprise de robotique britannique, s´efforce de rapprocher la réalité de la fiction.Le produit-phare actuel d’Engineered Arts, c’est RoboThespian, l’acteur robot. Humanoïde grandeur nature de conception inspirée par la biologie, RoboThespian est utilisé par des centres de recherche et d’enseignement du monde entier pour informer, divertir et explorer de nouveaux développements en robotiques. Des établissements de plus de 20 pays, comme le Centre spatial Kennedy de la NASA (USA), le Planétarium de Gazientep (Turquie), le Centre scientifique Questacon (Australie), ainsi que de nombreuses universités à travers le monde, se servent quotidiennement de RoboThespian. La technologie Maplesoft a été utilisée pour la conception et la modélisation de l’équilibre et de la parole des robots RoboThespian. MapleSim, la plate-forme de modélisation et de simulation au niveau système de Maplesoft, a été utilisée pour la conception d’une jambe du robot biologiquement analogue en intégrant un nouvel actionneur, en étudiant sa stabilité statique et dynamique et en construisant la jambe créée pour déterminer ses stratégies de commande. RoboThespian reste cependant essentiellement statique lors de ses phases de dialogue. Ses jambes sont alimentées en électricité, mais il peut uniquement s’accroupir et se tenir debout, et en aucun cas se mouvoir à partir d’une position fixe.

Et voici que Byrun, dernier projet en date d’Engineered Arts entre en scène. A l’aide de MapleSim, les designers et ingénieurs de Byrun ont développé un concept de jambe biologiquement similaire qui donnera à Byrun la capacité de marcher, courir, bondir et sauter. Byrun sera un humanoïde dynamique grandeur nature d’un nouveau genre, qui fera franchir une étape aux robots sociaux. Avec un haut du corps gagnant en rapidité, force et dextérité, un ensemble quasi illimité de traits du visage (grâce à son port de tête projectif), et les mêmes aptitudes à la parole et au chant que son prédécesseur RoboThespian, Byrun pourrait révolutionner les interactions humain-robot.

Selon Guillaume Hirohide Sasagawa, ingénieur chez Engineered Arts, « Pour Byrun, nous voulons intégrer davantage de dynamique anthropomorphe dans la conception mécanique. En adoptant une approche inspirée de l’humain au niveau du hardware, on pourra faire marcher, courir et sauter Byrun sans cette raideur des mouvements propre aux robots ». MapleSim a contribué à la conception de Byrun en permettant aux ingénieurs de simuler des composants compatibles non linéaires complexes comme ses muscles pneumatiques et ses ressorts parallèles. Ces éléments sont utilisés pour la conformité aux normes de sécurité, l’amortissement des chocs, le rendement énergétique et la fluidité des courbes de déplacement semblables à l’homme.

Engineered Arts est spécialisé dans les solutions d’actionnement non conventionnelles, choisies pour répondre au mieux à l’application. Les moteurs électriques sont rapides et précis, mais inefficaces et rigides. D’autre part, les actionneurs pneumatiques sont puissants et écoénergétiques, mais difficiles à contrôler. L’approche classique consiste à utiliser un actionneur par articulation, mais Byrun fera appel à une conception électromagnétique en parallèle, où plusieurs actionneurs commandent des actions d’articulation uniques. Cette approche met en œuvre les meilleurs aspects des deux types d’actionnement, tout en compensant leurs faiblesses. A l’inverse, certains actionneurs généreront un mouvement couplé sur plusieurs axes, de façon à imiter, par exemple, la capacité organique de l’épaule humaine. Il en résulte un mouvement plus naturel, mais potentiellement difficile à contrôler. Là encore, Maplesoft vient à la rescousse, en fournissant des outils avancés capables de s’attaquer aux difficiles équations de contrôle à variables multiples utilisées pour développer les algorithmes de mouvement de Byrun.

En créant des prototypes virtuels pour chaque stade de la conception dans MapleSim, les ingénieurs de Byrun peuvent étudier la faisabilité de solutions mécaniques sans devoir créer une laborieuse série de prototypes. « Ce logiciel nous aide à créer les paramètres de conception dans un environnement virtuel très rapide », confie Guillaume. « Nous ne sommes plus obligés de reconstruire le robot à chaque itération de conception, ce qui représente un gain de temps et d’argent non négligeable et nous permet d’explorer des options plus radicales. Enfin, la cinématique complexe peut être facilement simplifiée à l’aide de Maple : c’est un outil puissant car les ressources nécessaires à la réalisation du projet sont sensiblement réduites ». Le hardware de Byrun requiert la modélisation des éléments mécaniques, électriques, thermiques et pneumatiques ; grâce à l’outil de simulation MapleSim, les exigences liées aux composants peuvent être largement prévues à l’avance.

L’équipe d’Engineered Arts Ltd. a également jugé utile MapleSim pour son aptitude à simplifier les calculs complexes. « La capacité de MapleSim à générer automatiquement des modèles mathématiques complexes, comme par exemple la dynamique des jambes, est remarquable. Différents paramètres peuvent être modifiés à différents stades pour réduire la complexité des calculs », explique Guillaume. « Dans le cas de Byrun, nous avons pu simplifier considérablement la dynamique des jambes, en effectuant les calculs beaucoup plus rapidement. Ce processus extrêmement puissant a un réel impact sur les échéances et les résultats escomptés du projet ».

Outre la conception de jambes et d’un haut du corps électropneumatiques hybrides garantissant à Byrun une totale autonomie de marche et de course, les ingénieurs d’Engineered Arts Ltd développent aussi une main robotique basée sur les mêmes principes. Ils ont conçu une articulation de coude à la cinématique non conventionnelle en robotique humanoïde, avec un actionnement électropneumatique en parallèle, et réalisent actuellement un modèle complet de torse, épaule et bras. Ce modèle servira à résoudre les problèmes de cinétique directe et inverse, de dynamique des effecteurs finaux et de conformité.

Les robots comme Byrun définissent de nouveaux standards à la fois dans la conception robotique humanoïde et générale. « Pour valoir le coup, ce robot doit effectuer quelque chose de jamais vu auparavant. S’il peut seulement faire 10% de la marche de John Travolta, des figures de danse de Margot Fonteyn et du sourire de Julia Roberts, nous avons un champion », a déclaré dans les médias William Jackson, Directeur d’Engineered Arts. « La réalisation de ces objectifs est une tâche herculéenne. Nous créons un objet matériel non seulement exaltant, mais aussi une formidable plate-forme de développement dont d’autres profiteront. Lorsque Byrun franchira la prochaine étape, ce sera le cas pour nous aussi ». Les Solutions d’ingénierie Maplesoft continueront de faire partie de chaque avancée de cette équipe révolutionnaire d’ingénieurs en robotique.

http://www.maplesoft.com