- A) Repères.
1. Qu'appelle-t-on robot humanoïde ?
Selon le dictionnaire Larousse « un robot est un appareil automatique pouvant se substituer à l’Homme pour exécuter diverses actions ». Un robot humanoïde est un robot qui ressemble à un corps humain. Son apparence extérieure rappelle la physionomie de l’Homme. Pour ressembler à l’Homme le robot est doté de différents capteurs pour l’aider dans son déplacement et dans son repérage. Le robot humanoïde doit donc être capable de s’adapter à l’environnement humain et utiliser les outils conçus pour l’Homme.
Le terme robot provient du tchèque « robota » qui signifie travail forcé ou corvée. Il est utilisé pour la première fois en 1920 par Karel Capek dans la pièce de théâtre «Rossum's Universal Robot» pour désigner un robot capable d'accomplir les travaux exigés. Et le mot humanoïde provient de « humain » avec le suffixe « –oïde » qui signifie « ressemble à ». L’étymologie du robot humanoïde est donc un engin qui ressemble à l’être humain et qui exécute les tâches ingrates.
2. Historique.
Dès l’Égypte antique l’Homme a construit des automates pour essayer d’imiter le genre humain. Au Moyen-Âge, les automates sont présents dans les horloges des cathédrales pour impressionner et convertir les fidèles. Le premier à dessiner les plans d’un robot humanoïde est Léonard de Vinci en 1495. Son robot est capable de s’asseoir et de bouger sa tête et ses bras mais ne reste qu’un dessin. Depuis toujours les robots humains fascinent les imaginations comme en témoigne le livre de Mary Shelley : Frankenstein en 1818.
Avec l’arrivée des ordinateurs dans les années 40 le robot moderne est apparu. Isaac Asimov invente alors en 1942 les trois lois de la robotique pour éviter que les robots éradiquent l’espèce humaine :
« - Un robot ne peut porter atteinte à un être humain, ni, restant passif, permettre qu'un être humain soit exposé au danger.
- Un robot doit obéir aux ordres que lui donne un être humain, sauf si de tels ordres entrent en conflit avec la première loi.
- Un robot doit protéger son existence tant que cette protection n'entre pas en conflit avec la première ou la deuxième loi.»
Puis, trouvant ces lois incomplètes, il décide de rajouter la loi zéro : « un robot ne peut nuire à l’humanité ni, restant passif, permettre que l’humanité souffre d’un mal », ce qui est en contradiction avec la première loi car le plus grand danger pour l’humanité est l’Homme lui même.
Puis dans les années 80, les robots se sont équipés de capteurs capables de s’adapter à leur environnement. Aujourd’hui les humanoïdes comme Icube sont pourvus d’une intelligence artificielle qui leur permet de prendre des décisions et d’apprendre de leurs fautes, d’évoluer et de se corriger par eux-mêmes. Le chercheur Hiroshi Ishiguro a mis au point un robot copie conforme de son corps, Geminoid, grâce à une peau synthétique en silicone proche de celle de l'Homme. Les automates sont de simples machines programmées, exécutant indéfiniment le même mouvement ; les robots possédant des capteurs sont munis de certain sens comme l’ouïe ou la vue et les robots doté de l’intelligence artificielle sont aptes à réfléchir par eux même.
3. Pourquoi construire des robots humanoïdes ?
Les robots humanoïdes ont été créés pour remplacer l’Homme dans des tâches ingrates, dangereuses ou répétitives mais également pour interagir avec l’homme. Sa forme humaine permet au robot d’opérer dans un cadre de vie humain et de mieux s’intégrer dans la société. Le robot a été créé pour améliorer le quotidien de l’homme. Il peut aller dans des milieux invivables pour l’homme soumis à des températures extrêmes par exemple. Le robot peut aussi servir de gardien, il assure alors la sécurité de son propriétaire. Dans le futur les robots serait des domestiques capable d’effectuer tout les taches du quotidien comme préparer à manger. Le fait de savoir construire un robot humanoïde montre prouesses d’une entreprise c’est le symbole de son rayonnement.
Actuellement en phase de recherche, le robot androïde se développe de plus en plus dans les usines en Chine et au Japon. Infatigables, ces robots n'ont pas besoin de pause et peuvent travailler 24 heures sur 24 : ils opèrent même avec plus de dextérité et d'efficacité que les humains dans certains domaines. Le langage chez ces robots est aujourd’hui l’outil qui reste le plus à développer pour que le robot puisse comprendre et répondre à leur interlocuteur. Le principal inconvénient est le coût très élevé de ces appareils. Ce qui limite leur portée au grand laboratoire ou aux riches industrielles. Certaines personnes ont peur que les robots humanoïdes dérobent leur travail comme le robot Saya qui exerce la fonction d’instituteur au japon. Les robots humanoïdes à l’étude sont faits pour venir en aide aux personnes en difficultés comme les personnes âgées ou les enfants autistes. Dans la région Rhône Alpes, des robots ont été créé pour aller à l'école et ainsi suivre les cours à la place d'élève se trouvant dans l'incapacité de s'y rendre.
- B) Quelques robots.
1. ASIMO.
ASIMO est l'aboutissement de vingt ans de recherches en robotique humanoïde. Il existe quatre versions d’ASIMO. ASIMO, de l’anglais Advanced Step in Innovative MObility (Étape avancée en mobilité innovante), est un robot développé par la société Honda. La première version d’ASIMO est le premier robot humanoïde moderne de par sa forme Il mesure 120 cm pour 52 kg. Avec ses 26 degrés de liberté il peut marcher sur des pentes et des surfaces inégales, reculer, tourner, monter ou descendre des escaliers et saisir des objets. Les ASIMO v2 v3 et v4 utilisent un nouveau système de mobilité avancé leur permettant de courir à 6 km/h. Ces ASIMO disposent de l’intelligence artificielle. L’humanoïde d’Honda est relié à internet grâce au wifi. Il est équipé de capteurs de surface au sol et de capteurs visuels situés sur la tête. Il a une heure d’autonomie de batterie dans le sac à dos. Il mesure 130 cm pour 54 kg et possède 34 degrés de liberté. ASIMO peut éviter des obstacles en mouvement sur son chemin et peut également entendre et communiquer. Il peut discerner des voix et des sons, comprendre et répondre à des directives simples. Il a la capacité de reconnaître un visage dans un groupe réduit de personnes et de le nommer par son nom grâce à ses caméras. Il peut accompagner quelqu’un en le tenant par la main et modifier ses mouvements en fonction de la vitesse de son tuteur. La quatrième version est capable de se recharger seul quand sa batterie est vide. Il peut coopérer avec d’autres ASIMO. Ce robot ayant une forme similaire à celle d’un humain, il peut se mouvoir dans un environnement humain, utiliser les mêmes instruments et même coopérer avec des humains. ASIMO anticipe ses prochains pas pour ajuster sa trajectoire si besoin est. Cela lui permet également de marcher sans interruption. ASIMO peut cartographier son environnement et enregistrer des objets stationnaires. Ce robot n’est pas encore commercialisé mais peut être disponible en location annuelle pour 170 000 US$.
Regarder la vidéo pour voir les capacités d'ASIMO :
2. Les prototypes d'ASIMO.
De E0 à E6 (1986-1993).
Avant d’arriver au robot ASIMO, Honda a commencé par fabriquer des prototypes.
E0 est le premier robot qui a été fait pour marcher mais il ne peut marcher en ligne droite et est assez lent à réagir.
Pour les modèles expérimentaux E1, E2 et E3 Honda a étudié les marches de beaucoup d'animaux, pas seulement celle de l'Homme. L'entreprise a aussi étudié des formes de pieds pour sélectionner la meilleure possible et surtout perfectionner les jambes du robot. Entre ces prototypes la vitesse de marche a augmenté de 0,25 km/h à 3 km/h. Mais la marche ne fonctionne que sur les surfaces planes.
Les E4, E5 et E6 perfectionnent la stabilité et peuvent marcher sur des surfaces inclinées ou inégales. Pour être stable le robot doit contrôler la position de ses pieds, sa force d'inertie et doit agir en fonction du sol sur lequel il évolue.
De P1 à P3 (1993-1997).
Le prototype P1 est alimenté par une prise électrique et est commandé par un ordinateur qui peut l’allumer ou l’éteindre. Il est capable par exemple de tourner une poignée de porte et de ramasser des objets. Honda a essayé de coordonner les bras et les jambes.
Le P2 est le premier robot autonome au monde grâce à un ordinateur intégré, des batteries et des techniques sans fil. Il est capable de monter et descendre des escaliers et de pousser des objets.
Le robot P3 est le plus proche d’ASIMO. Quelques détails comme la masse et la taille ont été améliorées par rapport au P2.
3. NAO.
NAO est le premier robot humanoïde programmable français développé par Aldebaran Robotics. Cette entreprise fait partie des leaders mondiaux de la robotique humanoïde. Créée en 2005, cette start-up française n’a cessé de se développer grâce au succès commercial de son premier robot NAO. Ce robot de 58 cm et de 5 kg est utilisé dans les universités du monde entier car il coûte entre 3 000 € et 12 000 €, ce qui n’est pas très cher par rapport aux autres robots comme ASIMO. Il a deux caméras : une sur le front et l’autre sur la bouche, capables de capturer 30 images par seconde. Il utilise quatre microphones et peut communiquer en 8 langues. Il calcule le temps que met le son pour parvenir à chacun de ses microphones et en déduit la position de son interlocuteur. Il est pourvu de 9 capteurs tactiles et de 8 capteurs de pression. Ses deux émetteurs récepteurs infrarouge lui permettent de communiquer avec d’autres NAO ou d’autres appareils comme une télévision. Sa batterie a une capacité d’une heure et demie. Avec ses 25 degrés de liberté, NAO peut communiquer avec son propriétaire, saisir des objets, se déplacer et se relever après une chute. Sa vitesse de pointe est de 1 km/h.
NAO est beaucoup utilisé dans la recherche car il n'est pas très cher mais reste un « gros jouet » sans beaucoup de capacités. Les laboratoires plus développés ne l’utilisent pas ou peu. Ce petit robot est entièrement programmable et chacun peut réaliser ses propres mouvements.
À la fin de l’année 2011, la société Aldebaran Robotics a dévoilé le projet d’un robot capable d’assister les personnes en perte d’autonomie. Le grand frère de NAO, Roméo, ce robot de 143 cm et de 40 kg, serait capable de porter des humains pour leur venir en aide mais aussi de réaliser toutes les tâches du quotidien comme apporter des objets à la demande.
Regarder la vidéo pour voir les capacités de NAO :
4. Icube.
Icube est un robot de près d’un mètre pesant 22 kg. Il n’est pas commercialisé et n’existe qu’en 25 exemplaires dont un au laboratoire de l’INSERM (Institut National de la Santé Et de la Recherche Médicale) à Bron. Son prix est de 250 000 €. Grâce à sa taille d’enfant il est conçu pour étudier le processus d’apprentissage chez l’enfant. Le mot icube provient de l’anglais « cub » qui qualifie les petits animaux. Contrairement à NAO il possède cinq doigts, ce qui lui donne une plus grande agilité. Il a été conçu par Consortium RobotCup. Il est équipé de capteurs tactiles lui permettant de savoir si ce qu’il fait est bien ou mal. Une caresse l’informe que la dernière chose effectuée était bien et est à refaire alors qu’un pincement lui indique que cette chose est mal et qu’il ne faut pas la recommencer. Il utilise deux images 2D en les superposant pour obtenir du relief : c’est le principe de la stéréoscopie. Chaque fois qu’une équipe de chercheurs améliore le robot, leurs recherches sont mises à disposition des autres ingénieurs pour faire grandir le robot. Il est capable de saisir des objets au vol, de reconnaître une voix et de comprendre le sens de certains mots. Il dispose de 53 degrés de liberté. Il est capable de formuler quelques expressions faciales pour manifester ses émotions. Il a le sens de la proprioception qui est le fait de savoir où se situent ses membres. Icube n’est pas préprogrammé. Il doit apprendre de ce qu’il voit et gérer l’imprévisible. Il possède l’intelligence artificielle.
Regarder la vidéo pour voir les capacités d'Icube :