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VIDEO. LEONARDO, le robot qui peut marcher, voler et… faire du skateboard ?

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VIDEO. LEONARDO, le robot qui peut marcher, voler et… faire du skateboard ?

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Mi-robot marcheur, mi-drone volant,” LEONARDO (LEO pour les intimes) est un projet du California Institute of Technology (Caltech). Son nom est le diminutif de “LEgs ONboARD drOne” qu’on pourrait traduire littéralement par “jambes à drone embarqué,” et il porte bien son nom : avec son allure humanoïde malgré sa petite taille, LEO est capable de marcher au sol sur ses longues jambes multi-articulées mais également de voler grâce à ses propulseurs à hélices.

Un design inspiré des oiseaux

Pesant 2,58 kilos pour 75 centimètres de haut, LEO a une silhouette qu’on peut qualifier d’humanoïde, notamment à cause des différentes parties qui la composent : une “tête” avec un casque de protection abritant des circuits électriques, un torse comprenant un système de propulsion à hélices de part et d’autre de celui-ci (au niveau des “épaules”), et surtout les jambes articulées avec leurs petits pieds pointus, lui permettant de marcher à la vitesse de 20 centimètres par seconde. 

Les jambes de LEO sont composées de trois articulations motorisées, faites en fibres de carbone imprimées en 3D. Son système de propulsion, quant à lui, est constitué de quatre hélices qui lui permettent d’être stable en vol comme au sol. Ces deux composantes, terrestre et aérienne, permettent au robot de maintenir son équilibre : les hélices assurent que le robot reste droit tandis que les jambes bougent, faisant avancer son centre de masse et le reste de son corps avec lui, comme un humain. Lorsqu’il vole, LEO n’utilise que ses propulseurs, de la même façon qu’un drone.

D’après Soon-Jo Chung, chercheur travaillant sur le projet LEONARDO, l’équipe s’est inspirée des oiseaux pour le design de leur robot : “un comportement complexe et intrigant se met en place lorsque les oiseaux alternent entre la marche et le vol ; nous avons voulu comprendre et tirer des apprentissages de ce phénomène.” Comme les oiseaux sur les câbles électriques, LEO est capable de se déplacer en équilibre sur une slackline (une corde tendue et élastique), tel un funambule. 

Locomotion multimodale et hybride

S’il existe déjà différents modèles de robots qui marchent (et même qui font du parkour), par exemple Cassie, un autre modèle américain à la démarche inspirée des autruches, ou de robots qui volent, peu d’entre eux sont capables de faire les deux comme LEONARDO. La plupart des robots bipèdes, pouvant marcher, courir ou sauter sont rapidement limités par le terrain sur lequel ils évoluent, étant généralement incapables de surmonter les obstacles pouvant se mettre en travers de leur chemin. Les engins volants, de leur côté, n’ont pas ce problème puisqu’ils ne se déplacent pas sur le sol. Par contre, ils consomment énormément d’énergie en vol ce qui limite leur temps de fonctionnement et ils ne peuvent pas transporter de charges trop encombrantes. 

Comme l’explique Kyunam Kim, postdoctorant à Caltech, l’avantage de LEO réside dans sa capacité à “changer de mode de déplacement selon les options à sa disposition” pour répondre “de manière appropriée” à son environnement, notamment “en cas de challenge.” Il précise que “LEO vise en particulier à combler le fossé entre les deux domaines distincts que sont la locomotion aérienne et la locomotion bipède, qui ne sont généralement pas imbriquées dans les systèmes robotiques existants.

Les articulations de ses jambes et les propulseurs à hélices sont essentiels à la locomotion hybride de LEO, à mi-chemin entre la marche et le vol : “Ses jambes soulagent les propulseurs en supportant la majeure partie du poids, mais comme les propulseurs sont contrôlés en synchronisation avec les articulations des jambes, LEO a un équilibre remarquable.

Grâce à cette locomotion multimodale, LEO peut effectuer des mouvements complexes qui mobilisent notamment son sens de l’équilibre, par exemple la slackline. Il peut également faire du skateboard, un test d’équilibre comme un autre…  

Encore beaucoup de chemin à parcourir

Si LEO est déjà un petit robot remarquable, l’équipe de Caltech prévoit encore de nombreuses améliorations, à commencer par ses jambes qu’ils souhaiteraient rendre plus rigides afin qu’elles “puissent supporter davantage de poids afin d’augmenter la puissance des propulseurs.” 

Un nouveau programme de contrôle d’atterrissage pourrait également être incorporé : les chercheurs évoquent Neural Lander, un programme lui aussi développé par Caltech se basant sur l’apprentissage profond pour que des drones autonomes puissent voler et atterrir en douceur même dans des zones de turbulences. Cela pourrait permettre à LEO d’apprendre de son environnement pour choisir la meilleure façon (c’est-à-dire la plus sûre et la moins coûteuse en énergie) d’effectuer son trajet. 

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