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Les robots de la prochaine génération

Le génie et la biologie s'unissent pour fabriquer des robots qui ont des mouvements plus naturels, adaptables et habiles.

Ramasser rapidement des objets, verser un verre d'eau, boucler une ceinture et manipuler de nombreux autres objets courants pris au hasard sont des tâches qui pourraient bientôt faire partie de la mécanique robotique normale.

Soo Jeon, professeur de génie mécanique et mécatronique à la University of Waterloo, s'emploie à rendre cela possible.

M. Jeon a une formation en génie des systèmes de commande, une discipline qui a recours aux théories de la commande pour concevoir des systèmes qui adoptent les comportements voulus. Pendant ses études doctorales, il a travaillé avec une entreprise japonaise de fabrication de robots, où il a utilisé une gamme de capteurs, par exemple de minuscules détecteurs de mouvement, des caméras vidéo et des capteurs de position placés à chaque articulation, pour améliorer la commande du mouvement des robots industriels.

Ces travaux l'ont amené à réfléchir aux aspects qu'il devrait approfondir pour faire progresser les systèmes de commande des mouvements. Il a conclu que les robots devaient avoir une dextérité semblable à celle des humains.

M. Jeon s'est aperçu que les approches traditionnelles de la commande des mouvements – basées principalement sur la position ou la trajectoire d'un objet – ne fonctionnent pas pour les tâches de manipulation qui exigent une plus grande dextérité. Pour que les robots aient une dextérité semblable à celle des humains, ils doivent pouvoir traiter les données comme le font les humains, notamment par de multiples points de données sensorielles extrêmement variables.

« Pour aider les robots à exécuter ces tâches très différentes, nous avons besoin de nouveaux modèles pour concevoir les dispositifs de commande, de nouvelles façons de modéliser les délicats mécanismes de détection utilisés par les humains pour leurs manipulations quotidiennes. »

La solution est ce qu'il appelle l'approche du « génie bio-inspiré » qui combine son expertise en génie des systèmes de commande et en technologies de détection aux concepts et aux théories de la neurobiologie.

M. Jeon a commencé par intégrer des capteurs tactiles aux doigts et aux bras des robots. Ces capteurs inspirés du toucher biologique servent à acquérir de l'information au sujet des propriétés des objets qui sont en contact direct avec la technologie – dans ce cas, le robot. Grâce aux données fournies par les capteurs tactiles, les robots peuvent plus facilement manipuler les objets qu'ils ne le font lorsqu'ils se fient uniquement à leur position ou à leur trajectoire.

À l'aide des fonds fournis par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), M. Jeon a depuis élargi ses travaux, faisant équipe avec des neuroscientifiques de la University of Waterloo pour trouver de quelles données sensorielles ont besoin les humains pour réaliser des tâches simples et comment ils traitent les données.

La recherche porte également sur la mémoire motrice. « L'une des raisons qui explique la dextérité supérieure des humains est leur vocabulaire moteur. Une fois que nous avons appris comment faire quelque chose, par exemple faire du vélo ou jouer au tennis, nous ne l'oublions jamais », explique M. Jeon.

Le prochain objectif du chercheur est d'étudier la mémoire motrice pour trouver comment intégrer cette fonction de commande motrice dans les robots.

Les travaux de recherche de M. Jeon pourraient non seulement placer le Canada à l'avant-garde de la recherche en robotique, mais aussi mener à une gamme d'applications, notamment la fabrication souple, la domotique, la prothétique, le génie de la réadaptation et une gamme de nouvelles technologies visant à accroître le bien-être de la population vieillissante.

Le tableau de bord du CRSNG présentent d'autres articles illustrant les avantages que les investissements.

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