Une équipe regroupant des chercheurs de l’Institut des sciences du mouvement (université Aix-Marseille) et du CNRS ont mis au point un robot-fourmi qui utilise la lumière du soleil pour se guider dans ses déplacements. Ce robot a six pattes ayant la forme d’une fourmi du désert du type Cataglyphis se meut sans GSP ni cartographie.
Dans un article publié le 13 février 2019 dans Science Robotics, les auteurs Julien Dupeyroux, Julien R. Serres et Stéphane Viollet expliquent avoir développé à cette fin un « compas optique », certains diraient une boussole solaire ou céleste, qui permet à leur robot-fourmi de naviguer en utilisant les rayons ultraviolets polarisés du ciel qui sont invisibles à l’œil humain. Car contrairement aux espèces de fourmis qui habitent dans des climats moins hostiles, la fourmi du désert ne peut pas utiliser de phéromones comme aide à la navigation à cause de la chaleur.
Après avoir attentivement observé les déplacements de telles fourmis du désert, qui voyagent beaucoup tous les jours, ces chercheurs ont pu constater qu’elles ont des performances de navigation inégalées en utilisant seulement quelques milliers de neurones. En fait, pour naviguer en toute sécurité dans l’environnement hostile du désert, ces insectes évaluent leur cap et la distance parcourue à la fois en fonction d’une méthode de comptage des pas et du flux optique, c’est-à-dire la vitesse à laquelle le sol se déplace devant leurs yeux. Ce processus, qui s’appelle intégration de chemin, permet aux fourmis de retrouver leur nid, sans se perdre après avoir parcouru plusieurs centaines de mètres.
Baptisé Antbot (un mot-valise formé à partir des mots Ant – fourmi en anglais – et de la dernière syllabe du mot robot), le robot mis au point par les chercheurs de l’Institut des sciences du mouvement possède six pattes, pèse 2,3 kilogrammes et offrirait, au dire de ces derniers, « une mobilité accrue comparée à un robot sur roues. Après un parcours de quatorze mètres, il est capable de revenir à son point de départ avec une précision d’un centimètre, sans utiliser de GPS ni de cartographie ».
Le compas optique qu’ils ont mis au point permet au robot-fourmi de naviguer grâce aux rayons ultraviolets polarisés du ciel offrant une précision de 0,4°, quelle que soit la couverture nuageuse. Si la météo ne constitue pas un obstacle, ce robot ne fonctionne toutefois pour l’instant que de jour, les chercheurs n’ayant pas encore testé le système de nuit.
La mise au point de ce compas optique a donné lieu à une intéressante solution. En effet, plutôt que d’opter pour un capteur optique traditionnel comportant deux rangées de 374 pixels afin de capter la lumière polarisée, les chercheurs ont utilisé seulement deux pixels surmontés de deux filtres polarisés tournants. Cette solution s’est avérée près de cent fois plus économique qu’un capteur optique traditionnel.
Comme le souligne le CNRS, « la précision de navigation atteinte avec des capteurs minimalistes prouve la capacité d’innovation de la robotique bio-inspirée qui permet ici de faire d’une pierre trois coups : apporter de nouvelles connaissances sur la navigation de la fourmi du désert, en testant grâce à AntBot plusieurs modèles imaginés par les biologistes pour mimer cet animal, développer un robot inédit, et concevoir de nouveaux capteurs optiques innovants et non-conventionnels. Avant de potentielles applications en robotique aérienne ou dans l’industrie automobile par exemple, reste désormais à franchir de nouvelles étapes, comme celle de faire fonctionner ce robot de nuit ou sur une distance plus longue ».
Au nombre des applications possibles que permet d’entrevoir le robot-fourmi, pensons à celles de notre vie quotidienne comme la navigation des voitures autonomes ou de drones. De tels robots pourraient également être utilisés dans des environnements hostiles, des terrains accidentés, des zones sinistrées, voire être intégrés aux sondes qui servent à l’exploration d’autres planètes. « Les applications potentielles de ces robots sont nombreuses et variées. Ils peuvent être utilisés pour explorer des lieux inconnus, par exemple après des catastrophes naturelles, ou dans des environnements extraterrestres », estiment les chercheurs du CNRS dans l’étude publiée dans Science Robotics.
http://robotics.sciencemag.org
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