Comment les robots humanoïdes franchissent les escaliers, les échelles et le monde réel, souvent chaotique

Les robots humanoïdes peuvent courir, danser et grimper pour la caméra. Le véritable défi consiste à déterminer s’ils peuvent répéter ces prouesses en toute sécurité lorsque personne ne monte la vidéo.

Les usines, les entrepôts et les immeubles de bureaux comportent des escaliers, des échelles, des portes, des surfaces irrégulières et des personnes qui se déplacent dans des directions imprévisibles. Chaque élément est conçu selon les proportions et les capacités du corps humain. Les robots humanoïdes sont conçus pour évoluer dans ces mêmes espaces. Leur morphologie pourrait leur permettre de se déplacer entre les zones de travail, d’utiliser les équipements existants et d’accomplir plusieurs tâches sans modifier considérablement les installations.

Cette promesse repose sur la perception, l’équilibre, la coordination et la capacité à récupérer après une erreur. Une marche manquée ou une surface mal évaluée peut rapidement transformer une tâche ordinaire en incident de sécurité.

Pourquoi les lieux de travail conçus pour les humains sont difficiles pour les robots

Les usines, les entrepôts, les chantiers, les bureaux et les habitations ont été conçus autour du corps humain.

Les poignées de porte sont à hauteur de main. Les marches d’escalier sont adaptées aux pieds humains. Les échelles supposent l’utilisation de deux mains, de deux jambes et d’une amplitude de mouvement familière. Les étagères, les outils, les chariots et les équipements de sécurité suivent le même modèle physique.

C’est l’argument central en faveur des robots humanoïdes. Une machine ayant une forme humaine pourrait travailler dans des bâtiments existants sans obliger les entreprises à repenser chaque poste de travail, chaque porte et chaque allée.

Boston Dynamics défend cette approche avec son robot humanoïde électrique Atlas, développé pour la manutention industrielle. Agility Robotics poursuit un objectif similaire avec Digit, un robot bipède conçu pour les tâches répétitives de la logistique.

L’ingénierie est loin d’être simple.

Le sol d’un entrepôt peut être jonché d’emballages, d’huile, de rampes, de câbles et d’équipements en mouvement, tandis que les personnes y suivent des trajectoires imprévisibles. Une échelle accroît encore la difficulté. Le robot doit identifier chaque barreau, coordonner ses quatre membres, suivre son centre de gravité et corriger les petites erreurs avant qu’elles ne provoquent une chute.

Les chercheurs à l’origine du système d’escalade humanoïde LadderMan, présenté dans une prépublication arXiv, ont utilisé l’apprentissage par imitation, l’apprentissage par renforcement, la perception de la profondeur et le transfert de la simulation au monde réel pour relever ces défis.

Grimper n’est pas marcher sur le côté. C’est une succession de décisions physiques dont une seule erreur peut faire tomber toute la machine.

Comment les robots humanoïdes déterminent où se déplacer

La mobilité humanoïde repose sur une boucle continue entre perception, planification et contrôle physique.

Les caméras et les capteurs recueillent des informations sur l’environnement alentour. Les logiciels estiment les distances, identifient les obstacles et déterminent où le robot peut poser ses mains et ses pieds en toute sécurité. Les moteurs exécutent le mouvement tandis que les systèmes embarqués surveillent l’équilibre.

Le robot s’appuie également sur la proprioception, c’est-à-dire sa perception interne de la position de ses articulations et de l’orientation de son corps, pour comprendre ce que font ses membres.

Figure décrit Helix comme un système vision-langage-action qui gère la perception, le raisonnement et les mouvements directement à bord du robot. Plutôt que de suivre uniquement des mouvements programmés à l’avance, Figure affirme que le système peut choisir ses actions en fonction de ce qu’il voit.

Un robot programmé par scripts pourrait gravir une échelle placée à un emplacement connu. Un système plus perfectionné devrait reconnaître une échelle inconnue, en estimer les dimensions, aligner son corps et s’adapter lorsque l’objet réel diffère des données d’entraînement.

L’annonce de Figure 03 par Figure indique que le robot intègre une vision améliorée, une détection tactile, des caméras dans les paumes et un matériel conçu autour de Helix.

Ces caractéristiques ne prouvent pas la fiabilité du système, mais elles montrent la direction prise par le secteur. Les entreprises de robotique humanoïde rivalisent pour réunir perception, raisonnement et mouvement au sein d’un système fiable et cohérent.

Les compétences de mobilité qu’il reste à acquérir aux robots

L’escalade d’échelles attire l’attention parce que le danger est évident. Des mouvements moins spectaculaires pourraient être plus importants dans les déploiements réels.

Les robots doivent traverser des sols irréguliers ou glissants, descendre des escaliers, retrouver leur équilibre après une perte de stabilité, transporter des charges qui se déplacent et évoluer en toute sécurité parmi les personnes.

Le National Institute of Standards and Technology étudie les performances des robots mobiles dans des environnements dynamiques et non structurés, remplis d’obstacles, de conditions changeantes et de perturbations inattendues. Ses travaux sur les performances de mobilité portent sur la mesure de la stabilité, de l’adaptabilité, de l’efficacité et des performances opérationnelles dans des conditions de test reproductibles.

Les méthodes de test de la mobilité des robots plus générales du NIST évaluent les performances répétées sur des rampes, des marches, des surfaces inclinées et d’autres types de terrain. Nombre de ces méthodes ont été initialement conçues pour des robots d’intervention d’urgence téléopérés, mais l’accent mis sur les essais reproductibles constitue un modèle utile pour évaluer les systèmes humanoïdes.

Une démonstration bien réglée peut montrer qu’une tâche est réalisable. Des tests répétés montrent si cette capacité est fiable.

Comment évaluer une démonstration de robot humanoïde

Les vidéos de robots sont des éléments de preuve utiles, mais elles restent incomplètes.

Une démonstration peut établir qu’une machine a réalisé une tâche dans les conditions présentées. Elle ne révèle pas nécessairement combien d’essais ont échoué, si l’environnement avait été cartographié à l’avance ou si un humain pouvait intervenir à distance.

Avant de considérer une capacité spectaculaire comme prête à être déployée, les entreprises devraient se demander :

• Combien d’essais ont été réalisés et quel pourcentage a réussi ?
• L’environnement a-t-il été cartographié ou répété à l’avance ?
• Un humain pouvait-il reprendre le contrôle ?
• Le robot peut-il transporter une charge réaliste ?
• Que se passe-t-il s’il glisse ou perd sa visibilité ?
• Peut-il accomplir la tâche à une vitesse commercialement utile ?
• À quelle fréquence nécessite-t-il une maintenance ou une assistance ?
• Quel est le coût total par heure productive ?

Le NIST met au point une référence de performances pour les robots humanoïdes destinée à créer des tests communs pour les robots disponibles dans le commerce.

La référence proposée inclut la locomotion, la manipulation, les déplacements en espace confiné, le contrôle du corps entier et des tâches de raisonnement limitées. De telles normes pourraient aider à distinguer les progrès de l’ingénierie du spectacle des démonstrations.

Les domaines où les robots humanoïdes pourraient justifier leur coût

Les premières applications les plus crédibles concernent les tâches répétitives, physiquement exigeantes, difficiles à pourvoir en personnel ou dangereuses. Il peut s’agir de déplacer des matériaux, d’alimenter des lignes de production, d’inspecter des équipements, de décharger des conteneurs et de pénétrer dans des zones dangereuses.

BMW a testé des robots Figure dans la production automobile et étend ses travaux avec Figure 03. Comme l’a rapporté eWeek dans son article consacré aux déploiements de robots humanoïdes de BMW, ces projets nécessitent une intégration aux flux de travail, des données de production, une supervision, des systèmes de sécurité et une coordination entre l’informatique et les opérations.

Pour les entreprises, la question essentielle n’est pas de savoir si un humanoïde peut théoriquement effectuer un travail. Il s’agit de déterminer si le robot peut produire suffisamment de travail mesurable pour justifier son coût, les risques, les périodes d’indisponibilité et la charge liée à son intégration.

Un robot à roues peut être plus rapide pour déplacer des marchandises dans un entrepôt plat. Un bras robotisé fixe peut être plus sûr sur un poste de travail unique. La forme humanoïde prend toute sa valeur lorsqu’une seule machine doit se déplacer entre différents espaces conçus pour les humains et effectuer plusieurs types de tâches.

Cette promesse reste séduisante. Elle demeure toutefois largement non démontrée à grande échelle.

La sécurité pourrait devenir le véritable facteur bloquant le déploiement

Les robots humanoïdes sont conçus pour se déplacer dans des espaces occupés par des personnes. Cette flexibilité constitue une grande partie de leur valeur, mais elle modifie également le problème de sécurité.

Les recommandations de l’ Occupational Safety and Health Administration en matière de robotique indiquent que les robots peuvent réduire l’exposition aux tâches dangereuses ou répétitives tout en introduisant leurs propres risques, notamment lors de l’installation, des tests, de la maintenance et des réglages.

Les entreprises doivent comprendre ce qui se passe si un humanoïde perd sa connexion, laisse tomber une charge, rate une marche ou détecte un employé trop tard.

Un robot de taille réelle combine poids, vitesse, composants rigides et articulations mobiles. La fiabilité n’est donc pas seulement un indicateur de performance. C’est une exigence de sécurité au travail.

Ce que ces capacités signifient pour les entreprises

Les robots humanoïdes entrent dans la phase la moins cinématographique de leur développement technologique : démontrer qu’ils peuvent travailler de manière fiable au quotidien.

Une mobilité avancée pourrait permettre à un robot d’atteindre des endroits inaccessibles aux machines à roues et aux bras robotisés fixes. Un humanoïde capable de franchir des escaliers, des échelles, des passages étroits et des sols irréguliers pourrait passer d’une tâche à l’autre sans obliger une entreprise à reconstruire le lieu de travail autour de lui.

Cette flexibilité pourrait être précieuse dans l’industrie manufacturière, la logistique, les services aux collectivités, la construction et la gestion des installations. Les robots humanoïdes pourraient inspecter des équipements difficiles d’accès, transporter des outils dans des zones dangereuses ou effectuer des tâches exposant les employés aux chutes, à la chaleur, aux produits chimiques ou aux troubles musculosquelettiques liés aux efforts répétitifs.

Mais la mobilité ne constitue qu’un élément de l’équation du déploiement. Les équipes technologiques et opérationnelles devraient également fournir une couverture réseau sécurisée, intégrer les robots aux systèmes existants, gérer les mises à jour logicielles, contrôler l’accès aux commandes et établir des procédures de supervision humaine.

Avant de dépasser le stade du projet pilote, les entreprises devraient comprendre quelles données le robot recueille, qui peut en prendre le contrôle à distance, ce qui se passe en cas de perte de connectivité et à quelle fréquence la machine nécessite une assistance.

Les vidéos virales montrent ce que les robots humanoïdes peuvent faire dans leurs meilleures conditions. Pour les entreprises, la véritable avancée surviendra lorsque ces machines pourront produire une valeur mesurable alors que le sol est mouillé, que la charge se déplace et que la caméra continue de filmer.

À lire également : pour en savoir plus sur les préoccupations croissantes en matière de sécurité entourant les robots connectés, consultez notre article sur ladécision de la FCC de restreindre certains robots et onduleurs fabriqués à l’étranger en raison de risques liés à la cybersécurité.