Plus rapide qu'une mouche : comment le robot insecte du MIT, doté d'une intelligence artificielle, se déplace 450 % plus vite pour sauver des vies
1. Plus léger qu’un trombone, aussi rapide qu’un insecte : les principes techniques du microrobot
Les microrobots aériens promettent depuis longtemps de révolutionner les missions de recherche et de sauvetage, mais les limites matérielles les ont historiquement rendus bien plus lents et moins agiles que les insectes naturels. Développée au Laboratoire de robotique souple et micro du MIT, la dernière version de ce robot de la taille d’un insecte a à peu près les dimensions d’une microcassette et pèse moins qu’un trombone standard.
Grâce à des muscles artificiels souples qui se contractent à haute fréquence, ses ailes battent suffisamment vite pour générer une portance importante. Cependant, alors que le matériel mécanique s’est amélioré au fil du temps, le contrôleur de vol embarqué est resté un frein : les premières versions nécessitaient un réglage manuel, ce qui limitait le robot à des trajectoires de vol lentes, rigides et rudimentaires.
2. Le cerveau IA en deux étapes : comment l'apprentissage par imitation a permis d'atteindre une agilité exceptionnelle
Afin de gérer en temps réel les phénomènes aérodynamiques complexes et les turbulences imprévisibles du vent, des chercheurs du MIT ont collaboré à la mise au point d'un système de contrôle de vol en deux étapes piloté par l'intelligence artificielle.
- Le planificateur de vol expert : Le premier composant utilise un contrôleur prédictif basé sur un modèle qui calcule des modèles mathématiques dynamiques afin de planifier des manœuvres aériennes audacieuses, telles que des virages serrés et des retournements, tout en respectant les limites physiques du robot en termes de couple et de force.
- Apprentissage profond en temps réel : Comme le planificateur expert nécessite une puissance de calcul trop importante pour fonctionner en temps réel sur du matériel très limité, les chercheurs ont eu recours à l'apprentissage par imitation pour entraîner un réseau neuronal léger servant de stratégie. Cette stratégie convertit instantanément les données de position en commandes de poussée et de couple en temps réel.
Lors des essais en vol, cette architecture de contrôle basée sur l'IA a permis d'obtenir une augmentation extraordinaire de 450 % de la vitesse et de 250 % de l'accélération. Le microrobot a effectué 10 sauts périlleux consécutifs en 11 secondes, en maintenant sa trajectoire à quelques centimètres près malgré les perturbations dues au vent.
3. Des acrobaties en laboratoire aux zones sinistrées : se frayer un chemin parmi les décombres là où les drones ne peuvent pas passer
Dans des situations de catastrophe telles que les effondrements dus à un tremblement de terre, les quadricoptères classiques et les drones commerciaux sont souvent trop volumineux pour s'introduire dans des fissures étroites ou se frayer un chemin à travers des décombres entassés. Les microrobots de la taille d'un insecte peuvent se faufiler dans de minuscules interstices sans heurter les murs effondrés.
Le robot est également capable d’effectuer des « saccades » — des manœuvres rapides de tangage imitant les mouvements des mouches, qui lui permettent d’accélérer et de freiner brusquement. Cette stabilité est essentielle pour les futures versions qui seront équipées de minuscules caméras et de capteurs de profondeur embarqués. Les recherches futures visent à mettre au point des essaims de robots capables de se coordonner de manière autonome pour localiser des survivants dans des environnements dangereux, sans intervention humaine à distance.