Les robots sont des sujets d’étude fascinantes depuis des siècles. Les chercheurs et les inventeurs explorent le potentiel de la technologie automatisée depuis bien longtemps. Bien qu’il existe une longue histoire de développement et de création de machines autonomes, les robots quadrupèdes mobiles – ou chiens robotiques à quatre pattes – ont connu un essor important au cours des dernières décennies.
Le développement des robots quadrupèdes découle de la nécessité de fabriquer des robots mobiles pour explorer des terrains dangereux ou non structurés. Comparés à d’autres robots mobiles (comme les robots à roues ou bipèdes/à deux pattes), les robots quadrupèdes constituent un système de locomotion supérieur en termes de stabilité, de contrôle et de vitesse.
Les capacités des robots quadrupèdes sont explorées dans une variété de domaines, de la construction et du divertissement à l’exploration spatiale et aux opérations militaires. Aujourd’hui, les entreprises et les développeurs peuvent acheter des chiens robotiques modernes pour accomplir des tâches et explorer des environnements jugés trop dangereux pour les humains. Lisez la suite pour voir l’évolution des chiens robotiques et où ils pourraient se diriger à l’avenir, ou passez à notre infographie.
1966 : Phony Pony
Bien qu’il reproduise techniquement la forme d’un cheval, le Phony Pony a été le premier robot quadrupède autonome à émerger aux États-Unis qui a créé un précédent pour les chiens robotiques du futur. Équipé de moteurs électriques, le Phony Pony avait deux degrés de liberté, ou articulations, dans chaque jambe (la hanche et le genou) et une articulation adaptative dans le plan frontal. Les articulations de la hanche et du genou étaient identiques, permettant à la fois des mouvements de marche vers l’avant et vers l’arrière.
Le Phony Pony était capable de ramper, de marcher et de trotter, mais à une vitesse très lente. Grâce à sa structure « pelvienne » à ressort, il pouvait maintenir une stabilité verticale statique pendant le mouvement. Étant donné que le Phony Pony a été développé avant l’avènement des microprocesseurs, il ne pouvait être contrôlé que par des câbles connectés à un ordinateur distant dans un bâtiment adjacent.
Développeur : Frank et McGhee
Utilisation : Recherche initiale et développement de quadrupèdes autonomes
1999 : AIBO
À la fin des années 1990, l’AIBO de Sony, l’un des chiens robotiques de divertissement les plus emblématiques et les plus avancés, est arrivé sur le marché. Alors que l’AIBO (Artificial Intelligence RoBOt) a été construit à des fins de divertissement, sa machinerie était très complexe.
Développé avec des capacités tactiles, auditives, visuelles et d’équilibre, il peut répondre aux commandes vocales, serrer la main, marcher et chasser une balle. Il peut également exprimer six « émotions » : le bonheur, la tristesse, la peur, la colère, l’aversion et la surprise. Son état émotionnel s’exprime par le remue-ménage de la queue, les changements de couleur des yeux et les mouvements du corps, ainsi que par une série de sons comprenant des aboiements, des gémissements et des grognements. Aujourd’hui, l’AIBO a été utilisé dans de nombreux groupes de recherche dans le but de tester l’intelligence artificielle et les techniques d’intégration sensorielle.
Développeur : Sony
Utilisation : Jouets et divertissement
2005 : Big Dog
Boston Dynamics est devenu un leader dans le monde de la robotique, en particulier dans le développement de quadrupèdes d’inspiration canine. Leur premier chien robotique, baptisé BigDog, est arrivé en 2005. Mesurant 76cm de haut et pesant 110kg, BigDog a été conçu pour soutenir les soldats dans l’armée. Il peut transporter 108kg, monter et descendre des pentes à 35 degrés et marcher avec succès sur des terrains accidentés.
Chacune des jambes de BigDog a une conformité pneumatique linéaire passive – un système qui contrôle les forces de contact entre un robot et un environnement rigide – et trois articulations actives dans les genoux et les hanches. Le robot est propulsé par un moteur de kart monocylindre et son système de régulation dynamique lui permet de maintenir son équilibre. Ses capteurs de mouvement englobent la position articulaire, la force articulaire, le contact au sol, la charge au sol et un système de vision stéréo.
En 2012, les développeurs travaillaient encore pour affiner les capacités de BigDog avant de prévoir de le déployer officiellement dans les escouades militaires. Cependant, le projet a été interrompu en 2015 après avoir conclu que son moteur à essence était trop bruyant pour être utilisé au combat.
Développeur : Boston Dynamics
Utilisation : aider les soldats sur des terrains dangereux
2009 : LittleDog
Quatre ans après BigDog est arrivé LittleDog, le plus petit robot quadrupède de Boston Dynamics à ce jour. LittleDog a été développé spécifiquement à des fins de recherche pour être utilisé par des tiers étudiant la locomotion quadrupède.
Chacune des pattes de LittleDog est alimentée par trois moteurs électriques eux-même alimentés par des batteries au lithium polymère et a une durée de fonctionnement maximale de trente minutes. LittleDog maintient une large gamme de mouvements et est capable de grimper, de ramper et de marcher sur des terrains rocheux. Un ordinateur de niveau PC placé au-dessus de LittleDog est en charge de ses capteurs de mouvement, de ses commandes et de ses communications. Il peut être contrôlé à distance et inclut un support d’enregistrement de données à des fins d’analyses.
Développeur : Boston Dynamics
Utilisation : Recherche sur la locomotion chez les quadrupèdes
2011 : AlphaDog Proto
Poursuivant ses efforts pour développer des robots de qualité militaire, Boston Dynamics a lancé AlphaDog Proto en 2011. Alimenté par un système d’actionnement hydraulique, AlphaDog Proto est conçu pour aider les soldats à transporter des équipements lourds sur des terrains rocheux. Il est capable de transporter jusqu’à 180kg sur une distance allant jusqu’à 32km, le tout en l’espace de 24 heures, sans avoir besoin de faire le plein.
AlphaDog Proto est équipé d’un système de navigation GPS et de vision par ordinateur qui lui permet de suivre les soldats tout en transportant leur équipement. Grâce à un moteur à combustion interne, AlphaDog Proto s’est avéré plus silencieux que son prédécesseur BigDog, ce qui le rend plus adapté aux missions sur le terrain.
Développeur : Boston Dynamics
Utilisation : aider les soldats à transporter de l’équipement lourd sur des terrains dangereux
2012 : Legged Squad Support System (LS3)
Le développement par Boston Dynamics du Legged Squad Support System (LS3) est intervenu peu de temps après la création de BigDog dans leurs efforts pour continuer à affiner leurs robots quadrupèdes pour les soldats et les Marines. Le LS3 était capable de fonctionner dans des conditions chaudes, froides, humides et autrement défavorables. Il contenait un système de vision stéréo avec une paire de caméras stéréo, qui étaient montées à l’intérieur de la tête du robot. Cela fonctionnait en conjonction avec une unité de détection de lumière et de télémétrie qui lui permettait de suivre l’exemple d’un soldat et d’enregistrer les commentaires obtenus de la caméra.
Comparé à BigDog, LS3 était environ 10 fois plus silencieux à certains moments et avait une vitesse de marche accrue de 1,5 à 5km/h, une vitesse de jogging accrue de 8km/h et la capacité de courir sur des surfaces planes à 11km/h. Il était également capable de répondre à dix commandes vocales, ce qui était une fonction plus efficace pour les soldats qui seraient trop préoccupés par une mission pour utiliser des commandes manuelles.
Après cinq ans de développement, le LS3 avait été suffisamment peaufiné pour pouvoir opérer avec les Marines dans un exercice de combat réaliste et a été utilisé pour réapprovisionner les escouades de combat dans des endroits difficiles à atteindre pour les véhicules d’escouade. En 2015, cependant, le LS3 a été abandonné en raison des limitations de bruit et de réparation. Bien que les Marines aient finalement été incapables d’utiliser le LS3 en service, il a fourni des informations précieuses sur la recherche dans le domaine de la technologie autonome.
Développeur : Boston Dynamics
Utilisation : aider les soldats à transporter de l’équipement lourd sur des terrains dangereux
2016 : Spot
Spot est la prochaine création de Boston Dynamics dans sa gamme de robots quadrupèdes, conçue dans le but de s’éloigner du développement de quadrupèdes strictement à usage militaire et de passer à un usage plus commercial. Spot est nettement plus petit que ses modèles précédents, ne pesant que 72kg. Spot est capable d’explorer des terrains rocheux, d’éviter les objets sur son chemin pendant le voyage et de monter des escaliers et des collines.
Spot est équipé de puissantes cartes de contrôle et de cinq unités de capteurs sur tous les côtés de son corps qui lui permettent de naviguer dans une zone de manière autonome sous n’importe quel angle. Douze moteurs personnalisés alimentent ses jambes, gagnant une vitesse allant jusqu’à 1,5m par seconde et fonctionnant jusqu’à 90 minutes. Ses capteurs sont capables de capturer des images sphériques et permettent également une manipulation mobile pour des tâches telles que l’ouverture de portes et la saisie d’objets. Les méthodes de contrôle de Spot sont bien plus avancées que les robots précédents de Boston Dynamics, permettant un contrôle autonome dans une plus grande variété de situations.
Développeur : Boston Dynamics
Utilisation : documentation du processus de construction et surveillance des environnements distants à haut risque
2016 : ANYmal
Alors que Boston Dynamics était le principal leader des robots quadrupèdes depuis le début des années 2000, la société suisse de robotique ANYbotics a sorti sa propre itération du chien robotique en 2016. Positionnée comme une solution d’inspection robotique de bout en bout, ANYmal a été développé pour l’industrie, en particulier pour l’inspection d’environnements dangereux comme les installations énergétiques et industrielles.
ANYmal est monté avec une variété de capteurs d’inspection laser pour fournir des lectures visuelles, thermiques et acoustiques. Équipé d’une caméra embarquée, il est capable de régler à distance les paramètres de panoramique et d’inclinaison pour ajuster les vues du site d’inspection. ANYmal est capable de percevoir de manière autonome son environnement, de planifier son chemin de navigation et de choisir les points d’appui appropriés pendant le voyage. Il peut même monter des escaliers et s’intégrer dans des zones difficiles d’accès où les robots à roues traditionnels ne peuvent pas aller.
ANYmal a subi une poignée d’itérations de développement depuis 2016 et est disponible à l’achat depuis 2021. ANYbotics travaille actuellement sur une version améliorée du robot adaptée aux environnements potentiellement explosifs.
Développeur : ETH Zurich et ANYbotics
Utilisation : Inspection à distance des environnements dangereux
2021 : Vision 60
L’un des derniers développements en matière de robots quadrupèdes est le chien robotique Vision 60 de Ghost Robotics, qui a récemment été testé à la base aérienne Scott de l’US Air Force dans l’Illinois dans le cadre de son programme d’essais pilotes d’un an. Conçu pour atténuer les risques auxquels sont confrontés les pilotes de l’Air Force, le Vision 60 comprend un fusil monté sur son dos contenu dans une nacelle de pistolet et est équipé de capteurs qui lui permettent de fonctionner dans une grande variété de terrains instables. Il est également capable d’imagerie thermique, de configuration infrarouge et de streaming vidéo haute définition.
Vision 60 peut transporter un maximum de 14kg et peut voyager jusqu’à 1,6m par seconde. Il est considéré comme un robot semi-autonome en raison de son fusil d’accompagnement ; bien qu’il puisse s’aligner avec précision sur une cible par lui-même, il ne peut pas ouvrir le feu sans un opérateur humain (conformément à la politique des systèmes autonomes de l’armée américaine interdisant l’engagement automatique de la cible).
Développeur : Ghost Robotics
Utilisation : Opérations militaires et de sécurité intérieure
2021 : CyberDog
Alors que de plus en plus d’entreprises adoptent le développement de quadrupèdes, Xiaomi Global a emboîté le pas et a publié sa version nommée CyberDog. CyberDog est un robot expérimental open source promu à la fois comme un compagnon convivial et un atout par les forces de l’ordre et l’armée. CyberDog est plus élégant et plus petit que ses autres prédécesseurs de chiens robotiques, transportant une charge utile de seulement 3kg et fonctionnant à plus de 3m par seconde.
CyberDog est équipé de plusieurs caméras et capteurs d’image situés sur tout son corps, y compris des capteurs tactiles et un objectif fisheye ultra-large. CyberDog peut contenir 128 gigaoctets de stockage et est alimenté par la plate-forme Jetson Xavier AI de Nvidia pour effectuer des analyses en temps réel de son environnement, créer des chemins de navigation, tracer sa destination et éviter les obstacles. CyberDog peut également effectuer des backflips et répondre aux commandes vocales grâce à ses six microphones.
En faisant de CyberDog un projet open source, Xiaomi espère étendre sa portée dans l’avenir du développement et de l’innovation des robots. Sa nature open source est destinée à encourager les passionnés de robotique à s’essayer à l’écriture de code pour CyberDog, donnant au projet plus de visibilité et renforçant la réputation de Xiaomi dans la communauté robotique.
Développeur : Xiaomi Global
Utilisation : une plate-forme open source sur laquelle les développeurs peuvent s’appuyer
Alors que le marché des robots quadrupèdes en est encore à ses débuts, l’intérêt ne cesse de croître dans un large éventail d’industries. Quant aux craintes que les robots ne repoussent le besoin d’emplois traditionnellement dirigés par l’homme, ces machines sont davantage destinées à soutenir les humains dans leur travail plutôt qu’à les remplacer purement et simplement.
D’autre part, les problèmes de confidentialité associés aux robots ne doivent pas être ignorés. Comme pour tout appareil compatible avec la technologie, le piratage est toujours possible, en particulier pour les modèles robotiques open source qui peuvent mettre en danger les informations personnelles des utilisateurs. Cela s’applique non seulement aux quadrupèdes évoqués ci-dessus, mais également aux systèmes robotiques commerciaux plus courants tels que les moniteurs pour bébé, les systèmes de sécurité et d’autres appareils connectés au WiFi. Il est important de vous assurer que votre système de réseau domestique est aussi solide et sécurisé que possible avec une plateforme antivirus domestique.
L’évolution des robots-chiens
