Polymander II : un robot amphibie inspiré de la…

1arXiv cs.RO

Modélisation et contrôle d'un robot souple inspiré de l'anguille pour l'optimisation de sa conception

Un article publié sur arXiv (référence 2608.14860v1) présente un modèle de simulation pour un robot souple bio-inspiré de l'anguille, conçu pour reproduire la nage anguilliforme, un mode de locomotion ondulatoire réputé pour son efficacité énergétique. Les auteurs couplent un modèle par éléments finis (FEM) d'une tige élastique, censé représenter les matériaux souples du corps du robot, à un modèle de forces hydrodynamiques simulant son comportement dans l'eau. L'approche FEM permet de faire varier les propriétés du matériau dans le temps, ce qui autorise notamment la simulation de dégradations ou de défaillances progressives de la structure. Le modèle sert à tester des stratégies de contrôle censées produire les mouvements de nage souhaités, et à comparer différentes configurations de conception. Résultat marquant de l'étude : des designs légèrement asymétriques offrent une manœuvrabilité supérieure tout en conservant des vitesses de nage comparables à celles des configurations symétriques. Ce travail se situe dans le champ de la modélisation, pas dans celui du prototype physique validé en bassin ou en mer, une distinction importante à garder en tête. Sa valeur pour l'industrie de la robotique souple tient à ce qu'il fournit un outil d'optimisation de conception avant fabrication, permettant de tester virtuellement la robustesse de différentes architectures et l'impact de l'usure des matériaux, plutôt que de multiplier des itérations coûteuses de prototypes physiques. Pour les équipes développant des systèmes de contrôle model-based sur des robots souples, disposer d'un modèle FEM couplé à l'hydrodynamique offre une base plus fidèle que les représentations rigides multi-segments habituellement utilisées, un enjeu clé pour rapprocher simulation et comportement réel. La nage anguilliforme intéresse la robotique depuis longtemps pour son rendement énergétique, mais sa reproduction fidèle s'est longtemps heurtée aux limites des matériaux rigides et des modèles simplifiés. L'arrivée de nouveaux matériaux souples a relancé les tentatives de robots-poissons bio-inspirés, rendant nécessaires des outils de modélisation plus précis pour guider leur conception. L'article ne mentionne pas de prototype physique construit ni de calendrier de test en conditions réelles ; il présente le modèle comme une base destinée à orienter de futures décisions de conception pour des tâches spécifiques, la validation expérimentale restant une étape à venir.

RecherchePaper

1 source

2Interesting Engineering

Vidéo : un robot inspiré de la comatule se déplace sous l'eau avec seulement deux actionneurs

Des chercheurs de North Carolina State University (NCSU) ont mis au point un robot aquatique souple capable de se déplacer en trois dimensions avec seulement deux actionneurs, là où une locomotion tridimensionnelle comparable en exige habituellement au moins six. L'engin s'inspire des comatules (« feather stars »), des invertébrés marins qui nagent et se maintiennent en position en coordonnant leurs bras. Il se compose d'un disque central, qui loge les deux actionneurs, entouré de quatre ailes élastiques dites monostables : elles fléchissent sous l'effet de l'actionnement, puis reviennent seules à leur position initiale dès que la force cesse. Trois modes de déplacement en découlent. Lorsque les deux actionneurs sont activés en cycles rapides, les ailes battent et le robot monte dans l'eau ; à cadence plus lente, il stationne (« jellyfish mode »). En n'activant qu'un seul actionneur, une aile oscille comme une nageoire caudale et propulse l'appareil vers l'avant ou l'arrière (« fish mode »). Enfin, l'alternance rapide des deux actionneurs crée des battements asymétriques qui le font pivoter sur son axe (« rotor mode »), ce qui permet de l'orienter. Les chercheurs l'ont démontré en exploration avec une caméra embarquée, et en levage d'objets, seul ou à plusieurs robots. Le résultat est surtout intéressant sur le plan de la méthode. L'équipe de Jie Yin, professeur de génie mécanique et aérospatial et auteur correspondant de l'étude, applique le principe d'« intelligence mécanique » : la structure du robot et son interaction avec l'eau déterminent une partie du comportement, ce qui réduit la charge de commande côté calculateur ou opérateur. Pour un intégrateur, passer de six actionneurs à deux signifie moins de pièces mobiles, moins d'étanchéité à gérer, moins d'électronique de pilotage et potentiellement moins de pannes, des arguments qui comptent pour des plateformes d'inspection ou de surveillance à bas coût. Il faut toutefois rester prudent : l'annonce ne fournit ni vitesse, ni profondeur d'essai, ni charge utile chiffrée, ni autonomie, ni comparaison quantifiée avec des robots sous-marins conventionnels. Les démonstrations décrites relèvent du laboratoire, sans déploiement en conditions réelles, et le robot n'est pas un produit. Ces travaux prolongent une réalisation antérieure de la même équipe, un robot aquatique inspiré de la raie manta, rapide mais dépourvu d'une aussi bonne maniabilité en trois dimensions. Ici, plutôt que d'ajouter des moteurs et des mécanismes, les chercheurs ont cherché à obtenir des degrés de liberté supplémentaires par la géométrie et l'élasticité des ailes. Ce courant de la robotique molle bio-inspirée est actif dans de nombreux laboratoires, face aux véhicules sous-marins classiques à hélices et propulseurs, plus puissants mais plus lourds et plus complexes. La prochaine étape annoncée est une version entièrement sans fil, aujourd'hui non réalisée, ainsi que des applications à explorer avec des chercheurs d'autres disciplines. Aucun calendrier de transfert industriel ni partenaire commercial n'a été communiqué, et aucun acteur français ou européen n'est cité dans ce travail.

UEPas d\'impact direct sur la France/UE

RecherchePaper

1 source

3arXiv cs.RO

Estimation de pose 3D in situ par capteurs magnétiques et fusion IMU pour un robot continu modulaire souple à câbles

Une équipe de chercheurs propose, dans un preprint arXiv (2609.39950v1), une méthode de capteurs embarqués pour estimer la configuration 3D d'un robot continu souple à câbles (tendon-driven) et modulaire, sans caméra externe. Le système associe des centrales inertielles (IMU) et des champs magnétiques actifs. Les mesures angulaires des IMU sont fusionnées avec les références magnétiques afin d'affiner l'orientation locale de chaque segment et de limiter la dérive qui s'accumule en cours d'usage. L'estimation tourne à 16,7 Hz, une cadence suffisante pour un retour en temps réel. La validation repose sur une boucle fermée : la configuration estimée sert à maintenir l'effecteur à une position cible pendant qu'il interagit avec un objet. Le résumé ne donne ni précision de position, ni erreur angulaire, ni nombre de segments, ni comparaison chiffrée avec un système de capture de mouvement. Il s'agit d'un résultat de laboratoire, pas d'un produit ni d'un déploiement. L'enjeu est un verrou connu des robots continus : leur déformation continue rend la configuration difficile à reconstruire, et l'on compte d'ordinaire sur la vision externe, qui devient inutilisable dès que la scène est occultée. C'est le cas en chirurgie mini-invasive, en inspection de cavités ou en manipulation dans des espaces encombrés. Une proprioception intégrée au corps du robot, sans infrastructure de suivi, rapprocherait ces systèmes d'un usage hors laboratoire. La modularité compte aussi, car des capteurs répartis peuvent suivre l'ajout ou le retrait de segments. Deux réserves s'imposent. 16,7 Hz reste modeste pour des mouvements rapides ou des contacts dynamiques. Et les champs magnétiques actifs sont sensibles aux perturbations de leur environnement, notamment les pièces ferromagnétiques et les moteurs : c'est un point à vérifier hors d'un banc d'essai contrôlé, par exemple en atelier industriel ou en bloc opératoire. Ce travail s'inscrit dans une littérature déjà large sur l'estimation de forme des robots souples, qui s'appuie sur des fibres optiques à réseaux de Bragg (FBG), des capteurs résistifs ou capacitifs souples, des aimants avec magnétomètres, ou de la vision. Chaque approche a ses limites : coût et fragilité pour les fibres, dérive et hystérésis pour les capteurs souples, occultation pour la caméra. L'IMU seule dérive, notamment en lacet, et la référence magnétique sert précisément à corriger ce défaut. Les prochaines étapes à surveiller sont une validation chiffrée contre une référence externe, des essais sur des trajectoires plus rapides et sous perturbation magnétique, puis une intégration dans des applications médicales ou d'inspection. Aucun calendrier de pilote ni partenaire industriel n'est annoncé.

UEPas d\'impact direct sur la France/UE

RecherchePaper

1 source

4arXiv cs.RO

Amélioration de la perception et de l'adaptabilité des robots grâce à la fusion de capteurs et à des conceptions inspirées de l'origami

Des chercheurs décrivent sur arXiv (2610.09828) un robot mobile compact dont les roues inspirées de l'origami servent à la fois à la locomotion et au pilotage de la géométrie de perception. Le prototype pèse moins de 2 kg et coûte moins de 300 USD. Lorsque les roues passent d'une configuration adaptée au terrain à une autre, le tangage du châssis change et balaie un LiDAR 2D à travers plusieurs élévations. Une position de roue maintenue fixe donne un angle de vue choisi. Une IMU compense l'attitude du châssis, et un nœud de fusion projette les retours LiDAR dans le flux de profondeur RGB-D transmis à RTAB-Map, la bibliothèque de SLAM visuel. Le dispositif réutilise l'actionnement des roues déjà présent, sans moteur supplémentaire pour orienter le capteur. Les essais ont eu lieu dans un couloir intérieur sans texture et dans une zone extérieure ensoleillée, avec trois passages par configuration de capteurs dans chaque environnement. La fraction moyenne de pixels de profondeur invalides sur l'image entière passe de 21 % à 11 % en intérieur, et de 48 % à 18 % en extérieur. La fusion réduit donc fortement les trous de profondeur dans les deux situations où une caméra RGB-D seule est le plus fragile : surfaces uniformes en intérieur, saturation par le soleil en extérieur. Le LiDAR obtient en plus un point de vue réglable en continu, sans composant dédié. Ces résultats montrent qu'un robot à budget très serré peut obtenir une perception plus robuste en exploitant mieux le matériel existant, plutôt qu'en ajoutant des capteurs coûteux. Pour les intégrateurs de petites plateformes d'inspection, d'exploration ou de logistique légère, où la charge utile et le coût sont les contraintes dominantes, la piste est concrète : un mécanisme de locomotion peut aussi servir d'actuateur de perception. Les limites sont nettes. Le protocole est modeste, avec seulement trois runs par configuration, deux environnements et un seul prototype. Aucune comparaison avec d'autres approches de fusion ou avec un LiDAR 3D n'est mentionnée, et la précision de cartographie n'est pas évaluée, seulement la couverture de profondeur. Il s'agit d'une démonstration de laboratoire, pas d'un produit ni d'un déploiement. Le travail s'inscrit dans deux courants de recherche : les roues et châssis reconfigurables inspirés de l'origami, conçus pour s'adapter à des terrains variés, et la fusion LiDAR-caméra pour pallier les limites des capteurs de profondeur actifs et stéréo sous éclairage ou texture défavorables. Les alternatives courantes passent par des LiDAR 3D ou des montages motorisés (pan-tilt), plus chers et plus lourds, ce qui est précisément ce que le prototype cherche à éviter. Les suites logiques seraient des tests sur davantage de scénarios et de trajectoires, une évaluation de la qualité des cartes produites par RTAB-Map, et une comparaison chiffrée avec des capteurs 3D à coût équivalent. L'article ne mentionne ni partenaire industriel ni calendrier de pilote.

UEPas d\'impact direct sur la France/UE

RecherchePaper

1 source

Polymander II : un robot amphibie inspiré de la salamandre, équipé de capteurs de contact et de flux

À lire aussi

Modélisation et contrôle d'un robot souple inspiré de l'anguille pour l'optimisation de sa conception

Vidéo : un robot inspiré de la comatule se déplace sous l'eau avec seulement deux actionneurs

Estimation de pose 3D in situ par capteurs magnétiques et fusion IMU pour un robot continu modulaire souple à câbles

Amélioration de la perception et de l'adaptabilité des robots grâce à la fusion de capteurs et à des conceptions inspirées de l'origami