Peau et mouvements corps complet avec de large objets par des robots humanoïdes contrôlés en couple et en position – HoRoPo

Le but d'HoRoPo est de développer un nouveau paradigme scientifique pour la génération de mouvements des robots humanoïdes équipés d'une peau artificielle.
Cela permettra de manipuler des objets de grandes tailles avec des robots contrôlés en couple et des robots dont les actionneurs sont contrôlés en position.
Les limitations des deux approches seront évaluées et fusionnées dans un contrôleur uniforme. L'axe scientifique sera de développer un contrôle prédictif basé modèle qui exploite les avantages de la peau, le contrôle en couple ou en position avec l'ensemble du modèle du robot. Un verrou important à résoudre est la complexité liée aux nombre de contacts créer par l'objet interagissant sur le robot. HoRoPo va donc explorer et exploiter le potentiel de la peau pour le contrôle corps-complet pour la manipulation.

Le projet se basera sur le travail de l'équipe Allemande (TUM-ICS) sur la peau et sur celui de l'équipe Française (LAAS-Gepetto) sur le contrôle prédictif corps-complet. La première équipe a réalisé des avancées impressionnantes sur la transmission d'information de contact via des patches de peau artificiels les rendant accessibles et techniquement gérable. La deuxième équipe a proposé un nouvel algorithme nommé Crocoddyl pour le contrôle prédictif basé modèle pour calculer le mouvement corps complet d'un robot humanoïde avec retour d'état. TUM-ICS a déjà équipé un robot humanoïde de type REEM-C nommé H1 de grande taille avec une peau artificielle, et généré des mouvements corps complet sans contrôle en couple.Il y a 5 ans, LAAS-Gepetto a proposé des améliorations par rapport au robot humanoïde REEM-C, de façon à avoir un robot humanoïde puissant et capable de contrôler en couple chacun de ses actionneurs.
L'ambition d'HoRoPo est d'équiper un robot contrôlé en couple (TALOS) avec une peau pour manipuler des objets particulièrement lourds et d'investiguer des stratégies comparables sur un robot contrôlé en position (H1). Le LAAS-GEPETTO va étendre la formulation de Croccodyl pour gérer de multiple contacts, et permettre de modifier en ligne le comportement futur en fonction de l'état du robot. Une difficulté principale avec les mouvements corps-complet est la richesse des trajectoires possibles, ce qui malheureusement peut conduire l'algorithme a être capturé dans des minima locaux. Pour résoudre ce problème, une approche innovante est d'utiliser des techniques d'apprentissage pour reconnaitre la solution la plus probable en fonction de la situation. Ceci est réalisé grâce à une exploration statistique des instances de situations les plus probables.
Le prototype de peau développé à TUM-ICS fournit des capacités de perception multimodales incluant la pression, la température et l'accélération. Il a déjà été utilisé pour couvrir le robot H-1 et effectuer des recherches sur le contrôle de l'équilibre et de la marche intégré dans une suite logicielle. Dans HoRoPo, TUM-ICS va joindre ses forces avec le LAAS-Gepetto pour travailler à l'extension de ces capacités à la manipulation corps-complet. TUM-ICS focalisera sur la détection et le contrôle multi-contact d'un robot humanoïde avec des capacités de contrôle en position et en couple. Les nouveaux schémas de contrôle développés dans HoRoPo vont ouvrir une nouvelle ligne de recherche en robotique humanoïde. De telles avancées technologiques vont avoir un impact qui vont au delà de la robotique humanoïde actuelle et vont accroître l'utilisation de ces robots à travers de multiples domaines d'applications.