Disney apprend à un robot à tomber avec grâce et à atterrir en douceur

Les robots bipèdes (à deux pattes) sont des machines sophistiquées, mais ils ne sont pas des plus gracieux lorsque les choses tournent mal. Une simple poussée, une chute ou un obstacle peut les envoyer s’écraser au sol, entraînant souvent des dommages coûteux aux composants sensibles tels que les caméras.

Pour résoudre ce problème, des chercheurs de Disney Research à Zurich, en Suisse, ont développé un nouveau système qui garantit que lorsque la gravité fait tomber un robot, celui-ci tombe doucement et gracieusement.

Les techniques existantes pour protéger les robots lorsqu’ils basculent n’offrent pas de contrôle ni ne minimisent efficacement l’impact. Les actionneurs peuvent geler, ce qui fait que le robot se raidit et heurte violemment le sol, ou ils peuvent devenir mous, laissant le robot culbuter de manière chaotique. D’autres méthodes reposent sur des mouvements de chute préprogrammés, mais celles-ci ne fonctionnent que pour des mouvements lents ou des chutes simples.

La solution IA

Dans un article publié sur le arXiv serveur de préimpression, les chercheurs décrivent comment ils ont utilisé l’apprentissage par renforcement pour entraîner les robots à tomber en douceur et en toute sécurité. Ils ont fait fonctionner des milliers de robots virtuels dans un simulateur informatique et les ont fait tomber sous tous les angles et toutes les positions imaginables.

Pour chaque tentative de chute, les robots virtuels recevaient une récompense pour avoir minimisé l’impact de l’accident et pour avoir réussi un atterrissage contrôlé dans une pose cible parmi un ensemble de poses possibles. Grâce à ces retours constants, les robots ont appris une stratégie générale pour exécuter un crash en douceur, quelle que soit la façon dont la chute a commencé.

Le résultat a été un ensemble de règles (ou politiques) qui ont été transférées à un véritable robot bipède pour des tests. L’équipe a sélectionné 10 poses finales gracieuses conçues par des artistes, puis a poussé ou fait trébucher le robot avec un bâton pour le faire tomber sous des angles aléatoires. Après des chutes répétées, le robot n’a présenté aucun dommage notable et est resté pleinement fonctionnel. Il a également exécuté de manière cohérente des mouvements de chute contrôlés, finissant dans les poses conçues par l’artiste.

“Notre méthode permet un comportement de chute doux qui protège la partie la plus sensible du robot, quelle que soit la direction de chute”, ont écrit les chercheurs dans leur article. “Il s’agit de la première approche générale démontrant la chute contrôlée par l’utilisateur d’un robot bipède dans le monde réel.”

Prochaines étapes

L’équipe Disney souhaite désormais s’appuyer sur cette avancée en relevant plusieurs défis, notamment tester sa stratégie d’IA sur différents types de robots, tels que les machines à quatre pattes, pour déterminer si elle est universelle.

Ils souhaitent également développer un moyen permettant à un robot de prédire une chute, car le système actuel ne prend le relais qu’après le début d’une chute. De plus, les chercheurs aimeraient concevoir un moyen permettant à un robot de se relever gracieusement après avoir touché le sol.

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