Robotique Mobile - Généralités
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Questions and Answers

Quel est le nom du robot mobile qui a été le premier à percevoir son environnement ?

Shakey

Qu'est-ce que le robot Genghis a été pionnier dans le domaine de la robotique mobile ?

L'apprentissage autonome

Quels sont les deux paradigmes principaux de la robotique mobile, exemplifiés par Shakey et Genghis ?

  • Pensée et action, comportement (correct)
  • Pensée cartésienne et action basée sur l'agent
  • Intelligence: cerveau et intelligence: organisme (correct)
  • Intelligence artificielle et vie artificielle
  • Traitement d'informations et coordination sensorimotrice

    • Quelles sont les trois principales applications de la robotique mobile dans des environnements hostiles ?

    <p>Exploration spatiale, industrie nucléaire, surveillance militaire</p> Signup and view all the answers

    Quels sont les trois robots mobiles utilisés pour le nettoyage ?

    <p>Robot40, VC-RE70V, Roomba</p> Signup and view all the answers

    Quelles sont les deux principales entreprises qui utilisent des robots mobiles pour l'automatisation des entrepôts ?

    <p>Amazon Robotics et Omron</p> Signup and view all the answers

    Quel type de robot de Boston Dynamics est conçu pour le transport de charges lourdes dans des terrains difficiles ?

    <p>BigDog</p> Signup and view all the answers

    Le robot SpotMini de Boston Dynamics peut être intégré avec un bras articulé.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Quel est le robot hexapode qui a été développé au MIT ?

    <p>Genghis</p> Signup and view all the answers

    Quel est le nom du robot bipède développé par l'Université de Waseda au Japon ?

    <p>Wabian-2R</p> Signup and view all the answers

    Quel est le nom du robot bipède développé par l'IIT et l'Université de Pise, en Italie ?

    <p>WALK-MAN</p> Signup and view all the answers

    Quel est le nom du robot bipède développé par Boston Dynamics ?

    <p>Atlas</p> Signup and view all the answers

    Quel est le nom du robot quadrupède de Sony, qui simule un chien ?

    <p>Aibo</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce qu'un effecteur en robotique ?

    <p>Un effecteur est un dispositif qui peut interagir avec l'environnement.</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce qu'un actionneur en robotique ?

    <p>Un actionneur est un moteur qui permet à l'effecteur de réaliser une action.</p> Signup and view all the answers

    Quel est le type de moteur le plus communément utilisé dans les robots mobiles ?

    <p>Moteur à courant continu</p> Signup and view all the answers

    Le rapport de réduction d'un train d'engrenages est égal à l'inverse du rapport de transmission.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Quelles sont les six caractéristiques importantes à prendre en compte lors du choix d'une batterie pour un robot mobile ?

    <p>Rechargeabilité, densité énergétique, capacité électrique, tension, résistance interne, durée de vie.</p> Signup and view all the answers

    Les batteries au lithium-ion sont largement utilisées dans les robots mobiles en raison de leur grande densité énergétique et de leur taux de décharge élevé.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Quels sont les quatre principaux concepts de locomotion dans la nature ?

    <p>Ramper, glisser, courir, marcher</p> Signup and view all the answers

    La Nature n'a pas inventée la roue, mais le mouvement de marche bipède est un concept similaire en termes d'efficacité.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la principale différence entre la locomotion par jambes et la locomotion par roues ?

    <p>Le nombre de degrés de liberté</p> Signup and view all the answers

    La locomotion par jambes est plus efficace que la locomotion par roues sur les surfaces lisses et dures.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Quels sont les avantages de la locomotion par jambes pour les robots mobiles ?

    <p>Adaptabilité sur les terrains difficiles, manœuvrabilité, et capacité de manipulation</p> Signup and view all the answers

    Quels sont les inconvénients de la locomotion par jambes pour les robots mobiles ?

    <p>Demande d'énergie élevée, complexité mécanique, et stabilité</p> Signup and view all the answers

    La marche quasi-statique est une forme de locomotion lente qui est moins efficace sur le plan énergétique.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    La marche dynamique est une forme de locomotion plus rapide et énergétiquement plus efficace, mais qui nécessite un contrôle plus complexe.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Quelles sont les deux principales solutions pour la locomotion quasi-statique dans un robot bipède ?

    <p>Utiliser des pieds larges et déplacer la projection du centre de gravité</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la principale difficulté lors de la marche quasi-statique pour un robot quadrupède ?

    <p>L'étroitesse du polygone de sustentation et le déplacement du centre de gravité lors du déplacement des jambes.</p> Signup and view all the answers

    Expliquez la marche tripode alternée utilisée par un robot hexapode.

    <p>La marche tripode alternée consiste à déplacer le robot en soulevant trois jambes à la fois à chaque étape, créant un cycle alterné entre trois jambes supportant le poids du robot et trois jambes en mouvement.</p> Signup and view all the answers

    La configuration des jambes des robots marcheurs est toujours basée sur une inspiration biologique.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Combien de DDL minimum est nécessaire pour faire bouger une seule jambe d'un robot marcheur ?

    <p>2</p> Signup and view all the answers

    La jambe humaine possède plus de 7 DDL et un système complexe de muscles et d'articulations.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Quels sont les deux mécanismes à 3 DDL utilisés pour la locomotion des robots marcheurs ?

    <p>Le mécanisme 1 et le mécanisme 2</p> Signup and view all the answers

    Augmenter le nombre de DDL dans une seule jambe d'un robot marcheur augmente la consommation d'énergie et complexifie le système de commande, mais offre une meilleure manœuvrabilité et un plus grand nombre de types de terrains à parcourir.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Quel est le facteur crucial à prendre en compte lors de la conception de robots à multiples jambes ?

    <p>La coordination des jambes.</p> Signup and view all the answers

    Expliquez le concept d'« allure » dans la locomotion des robots marcheurs.

    <p>Une allure est une séquence précise des mouvements de levée et de pose des jambes d'un robot.</p> Signup and view all the answers

    Pourquoi la Nature optimise les allures des animaux ?

    <p>Pour minimiser l'énergie dépensée lors de la locomotion.</p> Signup and view all the answers

    Un robot bipède peut réaliser une marche dynamique plus efficace énergétiquement à des vitesses supérieures à 1 m/s.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Expliquez la différence entre la marche et le galop pour un cheval, en termes d'allures.

    <p>La marche du cheval implique quatre étapes distinctes, tandis que le galop, une allure plus rapide, implique un mouvement plus fluide avec un moment où le cheval est en suspension.</p> Signup and view all the answers

    La locomotion à une seule jambe offre une meilleure stabilité que la locomotion à plusieurs jambes.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Quel est le nom du robot sauteur à une seule jambe qui a été développé par Marc Raibert au MIT de Boston ?

    <p>Le robot sauteur à une seule jambe de Marc Raibert</p> Signup and view all the answers

    Pourquoi le robot sauteur de Marc Raibert nécessite une pompe hydraulique très puissante pour fonctionner ?

    <p>Pour assurer une extension longitudinale rapide et puissante de sa seule jambe.</p> Signup and view all the answers

    Quelles sont les quatre entreprises qui ont développé des robots bipèdes ?

    <p>Sony, Aldebaran Robotics/SoftBank, Honda, et Hyundai.</p> Signup and view all the answers

    Les robots quadrupèdes offrent une stabilité statique, qui réduit les problèmes de contrôle et d'équilibre.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Le robot Aibo de Sony, un chien artificiel, est doté d'une vision stéréo, de l'écoute stéréo et de capteurs tactiles.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la vitesse maximale du robot BigDog de Boston Dynamics ?

    <p>6,4 km/h</p> Signup and view all the answers

    Quels sont les cinq types de capteurs présents dans le robot BigDog de Boston Dynamics ?

    <p>Capteurs de position angulaire, contact/sol, GPS, LIDAR, vision stéréo, gyroscope.</p> Signup and view all the answers

    SpotMini de Boston Dynamics est propulsé par des actionneurs hydrauliques, comme BigDog.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Quel robot hexapode développé à l'Université de Karlsruhe, en Allemagne, était connu pour sa locomotion légère et son design simplifié?

    <p>Le robot Lauron II</p> Signup and view all the answers

    Le robot Lauron II est un robot qui est toujours en cours de développement à l'heure actuelle.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Robotique Mobile - Généralités

    • Cours de Robotique Mobile, donné par le Dr A. Zeroual, destiné aux étudiants en Automatique et Systèmes, Automatique et Informatique, Systèmes Embarqués.
    • Le cours est divisé en 5 parties:
      • Partie 1: Petit historique
      • Partie 2: Applications, systèmes, locomotions
      • Partie 3: Marché mondial et besoins technologiques
      • Partie 4: Effecteurs et actionneurs
      • Partie 5: Robots mobiles à jambes, à roues et aériens

    Robotique Mobile - Robots manipulateurs vs Robots mobiles

    • Les robots manipulateurs sont largement utilisés dans les chaînes de montage.
    • Leurs mouvements sont limités et prévisibles.
    • Les robots mobiles, quant à eux, évoluent dans des environnements variés et imprévisibles.
    • Ils nécessitent des mécanismes de locomotion plus complexes.

    Robotique Mobile - Premiers robots mobiles

    • Jacques de Vaucanson (1739) a créé un canard mécanique capable d'effectuer des actions comme un véritable animal.
    • Nikola Tesla (1898) a développé un navire télécommandé présenté à l'Exposition Electrique de Madison Square Garden, New York.

    Robotique Mobile - Shakey (Stanford Research Institute, 1966)

    • Premier robot mobile capable de percevoir son environnement.
    • Il utilisait des capteurs tels que:
      • Caméra
      • Télémètre
      • Capteurs de contact

    Robotique Mobile - Genghis (MIT, 1988)

    • Robot mobile à six pattes capable d'apprentissage autonome.
    • Il pouvait franchir des obstacles et réagir en fonction des interactions avec son environnement, grâce à un programme de contrôle simple.
    • Actuellement conservé au Smithsonian Air and Space Museum (Washington DC).

    Robotique Mobile - Deux Paradigmes Différents

    • Shakey (1966): approche centrée sur la pensée, le raisonnement et l'intelligence artificielle (cerveau).
    • Genghis (1988): approche centrée sur l'action, le comportement et l'intelligence comme un organisme vivant.

    Robotique Mobile - Tendances récentes

    • Robotique coopérative (volées, troupeaux, cohortes, équipes).
    • Contrôle décentralisé ou distribué des robots.

    Robotique Mobile - Applications

    • Milieux hostiles: industrie nucléaire, exploration spatiale, sous-marine, volcanique, spéléologie, surveillance (robots militaires).
    • Sauvetage en cas de catastrophe naturelle (tremblements de terre, inondations, avalanches), déminage.
    • Travaux répétitifs: nettoyage, automatisation d'entrepôts, domaine agricole.

    Robotique Mobile - Nettoyage

    • Robots de nettoyage de Cleanfix (navigation basée sur les sonars et capteurs IR).
    • Aspirateur autonome VC-RE70V de Samsung (cartographie visuelle du plafond, mesure de la pollution de l'air).
    • Robots aspirateurs Roomba de iRobot (nettoyage de maison, brosse rotative, capteurs de contact).

    Robotique Mobile - Automatisation des entrepôts

    • Utilisation de flottes de robots mobiles (ex: Amazon Robotics, Kiva Systems, Exotec, Omron).
    • Gestion centralisée du stockage et des déplacements par logiciel.

    Robotique Mobile - Automatisation des entrepôts

    • Boston Dynamics (robots SpotMini et Handle, 2019)
    • Corvus Robotics (inventaire des entrepôts par drone, 2021)

    Robotique Mobile - Domaine Agricole

    • Robot Oz de Naïo Technologies (désherbage automatique)
    • Husky UGV de Clearpath Robotics (arrosage de vignes, Californie)
    • Titan de FarmWise (surveillance des récoltes)

    Robotique Mobile - Autres Applications

    • Médicine: pilules robotique, aide aux personnes handicapées (fauteuil roulant intelligent), robots guides.
    • Services généraux: robots facteur, livraison via drones.

    Robotique Mobile - Systèmes et Locomotions

    • Exploration spatiale: Rovers NASA (Sojourner, Spirit, Opportunity, Curiosity, Perseverance, Ingenuity).
    • Locomotion non-conventionnelle : robots rampants, inspiration: serpents. Modulaires et flexibles (déplacements sur tous terrains, passages étroits), idéal pour missions de sauvetage.
    • Robots chenillés.
    • Roues magnétiques (MagneBike) : grande mobilité, inspection de structures complexes (tuyaux, oléoducs, turbines).
    • Robots (Gibbot) : brachiation, déplacement sur des parois métalliques.
    • Robots saute/grimpants.
    • Véhicules sous-marins autonomes (OceanOne, Aquanaut): maintenance de plateformes pétrolières/pipelines, archéologie sous-marine.
    • Cartographie 3D des fonds marins.
    • Drones: voilure fixe (non motorisée, planeurs, motorisés, traction, propulsion), voilure tournante (birrotor, quadrirotor, hexarotor), voilure battante (plus léger que l'air).
    • SCAMP (Stanford Climbing and Aerial Maneuvering Platform): Multimodal, vole comme un quadrirotor, grimper sur des surfaces verticales, décoller.

    Robotique Mobile - Systèmes Biomimétiques

    • Volatiloïdes (ex: BionicSwift, eMotionButterflies, Nano Hummingbird).
    • Poissonoïdes (ex: Airacuda).
    • Insectoïdes (ex: Genghis).
    • Plantoïdes (ex: Projet U.E. Plantoid).
    • Humanoïdes (ex: Asimo, Baxter, Atlas).

    Robotique Mobile - Marché Mondial et Besoins Technologiques

    • Industrie : 20% (aujourd'hui) et 15% (2025).
    • Robotique personnelle et de service : 72% (aujourd'hui) et 77% (2025).
    • Chiffre d'affaires de la robotique de service pour les professionnels (2019: 8,5 milliards de $ à 11,2 milliards de $).
    • Croissance notable dans la robotique médicale.

    Robotique Mobile - Plateformes pour la Recherche et la Pédagogie

    • E-puck, Khepera III, Koala 2.5, TurtleBot, Pioneer 3-AT, AmigoBot, Seekur Jr.

    Robotique Mobile - Environnements de Simulation et Développement

    • ROS (Robot Operating System): Ensemble de bibliothèques et outils, open source.
    • Gazebo: Simulation précise de robots dans des environnements virtuels.
    • CoppeliaSim (ex. V-REP): 6 approches, 7 langages, pour chercheurs, amateurs et développeurs professionnels.
    • Matlab: Robotics System Toolbox, Robotics Toolbox de Peter Corke.

    Robotique Mobile - Effecteurs et Actionneurs

    • Effecteurs: Tout dispositif contrôlé par un robot influençant l'environnement (roues, jambes, hélices, préhenseurs, etc.).
    • Actionneurs: Mécanismes permettant l'exécution des actions de l'effecteur (moteurs électriques, hydrauliques/pneumatiques).

    Robotique Mobile - Moteurs à Courant Continu

    • Plus répandus en robotique mobile, simples, à aimant permanent et balais.
    • Nécessitent plus d'énergie que l'électronique (ex: 5 mA pour un microprocesseur 68HC11 vs 100 mA pour un moteur).
    • Carte d'alimentation séparée est requise.
    • Différentes tensions (nominale, faible, élevée).
    • Courants proportionnels au travail réalisé.
    • Réducteurs: Train d'engrenages pour le contrôle de la vitesse/couple (rapports de réduction).

    Robotique Mobile - Alimentation des batteries

    • Paramètres à considérer:
      • Rechargeabilité.
      • Densité d'énergie (DE) / énergie spécifique.
      • Capacité électrique (Ah).
      • Tension (V).
      • Résistance interne (RI).
      • Taux de décharge (C-rate).
      • Durée de vie (nombre de cycles décharge/recharge).
      • Dépendance à la température, humidité, etc.
    • Batterie idéale: haute densité d'énergie, tension constante, faible résistance interne, durée de vie longue, coût unitaire faible, rechargeable.
    • Difficultés: autonomie, miniaturisation, poids, régulateurs (tension constante mais perte d'énergie), isolation (capacités).
    • Types de batteries: alcaline, acide de plomb, mercure, NiCd, NiMH, argent, zinc-air, charbon-zinc, lithium, lithium-ion, lithium-sulfure.

    Robotique Mobile - Locomotion

    • Introduction à la locomotion (exemples de la nature).
    • Caractérisation du concept (interaction physique entre le robot et l'environnement).
    • Types de mécanismes: à roues, à jambes.
    • Difficile d'imiter le mouvement naturel dans un contexte robotique.

    Robotique Mobile - Locomotion par Jambes (Robots Marcheurs)

    • Avantages: terrain difficile (adaptabilité, franchissement obstacles), manœuvrabilité.
    • Inconvénients: demande d'énergie, complexité mécanique, commande accrue, stabilité.
    • Configuration: nombre de pattes.
    • Exemples:
      • Une jambe.
      • Deux jambes.
      • Quatre jambes.
      • Six jambes.

    Robotique Mobile - Allures de Marche

    • Définition d'une allure (pattern).
    • Nombre d'allures possibles en fonction du nombre de jambes.
    • Exemples: bipède, hexapode.
    • Optimisation de l'énergie par la Nature.

    Robotique Mobile - Marche Bipedal et Énergie

    • Approche biomimétique des stratégies de déplacement.
    • Éléments dynamiques pour une marche énergétiquement efficace (double pendule, pendule inversé, jambe élastique)
    • Relation entre la vitesse et la consommation d'énergie.

    Robotique Mobile - Configuration du Nombre de Jambes

    • Quatre jambes: marche et galop.
    • Six jambes: marche tripode alternée, exemple : Legged Autonomous (Lauron).

    Robotique Mobile - Éléments Spécifiques des configurations des Robots à Jambes

    • Locomotion à une jambe.
    • Exemples de robots à 1 jambe, 2 jambes, 4 jambes, 6 jambes:
      • robots marcheurs, sauteurs, etc.

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    Description

    Ce quiz couvre les fondements de la robotique mobile, y compris son historique, ses applications et les différents types de locomotion. Il met également en lumière les besoins technologiques actuels et le marché mondial. Testez vos connaissances sur les robots à jambes, à roues et aériens.

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