Les robots humanoïdes, essentiellement développés au Japon, pourraient devenir nos compagnons dans un futur assez proche.
Article rédigé par Michel Fantin, Agence Tech&Co.
Focus :
Portrait robot
Un robot humanoïde est un système mécanique anthropomorphe muni de bras, de jambes et d'une tête. Principale caractéristique : une complexité physique qui s'inspire de celle du corps humain. Les bras permettent la manipulation d'objets. Les jambes sont là pour la locomotion sur diverses formes de surfaces. La tête est munie de caméras pour la perception de l'environnement.
Pour les chercheurs et les ingénieurs, c'est à la fois une opportunité et un défi. Le robot humanoïde va beaucoup plus loin que les plateformes robotiques classiques, car "il a la capacité d'effectuer des tâches dont la diversification est sans équivalent comparée aux possibilités offertes par d'autres plates-formes" explique-t-on au LAAS.
Du même coup, il pose un défipour l'étude de l'autonomie des systèmes en termes de perception, de décision et d'action. Compte tenu de sa forme et du fait qu'il interagit avec l'environnement qui l'entoure, le robot humanoïde offre aux chercheurs le moyen d'approfondir les études engagées récemment en robotique cognitive et en particulier celles liées aux neurosciences.
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Une tête, des bras, des jambes... Il y a un an, au laboratoire d'architecture et d'analyse des systèmes (LAAS, Toulouse), débarquait HRP-2 pour servir de cobaye aux chercheurs. Les robots humanoïdes, dont ce spécimen japonais est l'un des rares exemples, servent en effet essentiellement à faire avancer la recherche fondamentale et appliquée. Ils pourraient rapidement envahir notre quotidien.
Dans la famille "Robots", il y a du monde. Les premières plateformes de robotique industrielle sont apparues dès les années 1970. On trouve désormais des robots mobiles, pour l'intérieur ou l'extérieur, et des robots d'assistance (pour les chirurgiens). Il existe aussi des robots volants. Et les fameux robots humanoïdes (voir "Portrait robot" ci-contre). Mais eux sont encore rares. Chaque plateforme (à roues, humanoïde...) constitue un objet de recherche à part entière, qui permet d'innover dans des secteurs aussi différents que l'industrie, les transports, le spatial ou le médical. Tous ces secteurs anticipent à leur façon des marchés futurs tels que celui de la robotique personnelle.
Aux confins de la machine et de l'humain
Bien qu'en nombre réduit, les robots de forme humaine ont quitté depuis bien longtemps l'univers de la science fiction. Ainsi, HRP-2, l'un des plus connus, a vu le jour au Japon en 2003. Avant de prendre pied au LAAS du CNRS en mai 2006, ce petit robot (1,54 m pour 58 kg) était déjà l'un des quinze exemplaires de la même série conçus par l'Institut national de la science et des technologies industrielles avancées AIST (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology) dans le cadre de l'Humanoid Robotics Project (HRP), le grand programme de recherche en robotique mené par le ministère japonais de l'Economie, du Commerce et de l'Industrie (METI). Il est fabriqué par la société Kawada Industries.
HRP-2 ne sert qu'à la recherche. Au coeur des travaux du laboratoire franco-japonais Joint Robotics Laboratory (JRL) du CNRS et de l'AIST, et malgré ses formes humaines, il ne s'agit "que" d'une plateforme de robotique humanoïde. Mais HRP-2 a permis le lancement de quatorze projets de recherche d'une durée de deux à trois ans, issus d'une dizaine d'équipes françaises.
L'enjeu est exceptionnel. Le robot humanoïde constitue un nouvel objet de recherche qui permet d'abord d'élargir les grandes thématiques classiques de la robotique, comme la maîtrise des systèmes mécaniques complexes. Surtout, grâce à lui s'ouvrent de nouveaux champs de recherche, à la frontière de la robotique et des sciences de l'homme. On en attend des avancées dans les recherches en robotique personnelle et robotique d'assistance, dans l'étude de la relation homme-machine, mais aussi en biomécanique et dans des applications en médecine par une approche originale des sciences et des technologies en synergie avec les neurosciences. L'élaboration de modèles d'artefacts virtuels humains constitue aussi un enjeu de recherche en réalité virtuelle, particulièrement dans les secteurs du PLM (Product Lifecycle Management), de l'animation graphique et des jeux vidéo.
"Give me the purple ball !"
Bref, "HRP-2 offre un formidable potentiel pour la conduite des recherches en robotique" déclarait le LAAS à son arrivée à Toulouse. Les travaux visent à "compléter ses capacités physiques par des capacités de calcul et de raisonnement lui conférant toujours plus d'autonomie dans la maîtrise de ses fonctions sensori- motrices. HRP-2 est équipé de caméras pour la vision et de capteurs d'effort et d'attitude pour la gestion de son équilibre, la planification et le contrôle de ses actions" explique Jean-Paul Laumond, codirecteur du JRL France (LAAS). L'objectif est de faire avancer la recherche dans quatre directions clés de la robotique : la locomotion bipède ; la planification et le contrôle de mouvements pour les systèmes anthropomorphes ; l'interaction physique et la manipulation ; et Enfin la prise de décision et l'interaction avec l'homme. Premiers résultats de cette coopération franco-japonaise : des progrès dans la maîtrise de la planification du mouvement 3D. Le robot transporte désormais des objets encombrants en les manipulant, et en évitant les obstacles en marchant.
Une autre "manip", réalisée avec une équipe du CNRS Lyon, appelée "give me the purple ball" et dont les résultats viennent d'être publiés, "a permis une avancée dans la planification du mouvement du corps complet" précise Jean-Paul Laumond : à partir d'un ordre donné en langage naturel, le robot doit repérer une balle et la saisir avec sa main en se baissant, donc en donnant lui-même un ordre à ses jambes.
12 Milliards de dollars en 2010
Le Japon reste tout de même le plus avancé en robotique humanoïde, les Etats-Unis ayant opté pour d'autres axes de recherche, soutenus en particulier par l'armée, pour des robots tout terrain roulant à grande vitesse ou des systèmes d'aide aux fantassins.
Le robot de la société Honda, Asimo (Advanced Step in Innovative Mobility), se présente ainsi comme l'un des plus perfectionnés : il monte et descend des escaliers. Lancé en 2000, c'est le premier à maîtriser la technologie de la marche "intelligente", flexible et en temps réel. "Notre objectif est de créer un robot qui bouge comme les humains, interagit avec eux et leur porte assistance. Les robots humanoïdes et les systèmes cognitifs auront des implications importantes dans la société de demain" a expliqué le Dr Koerner, président de l'Institut de recherche européen de Honda, lors d'une récente présentation du robot au parlement européen. De son côté Mitsubishi a annoncé en juin dernier le lancement de la location, au Japon, de son robot humanoïde Wakamaru comme hôtesse d'accueil et assistant "à tout faire".
Gare au prix ! Wakamaru est loué environ 750 euros pour les locations de moins de cinq jours, ce tarif pouvant descendre pour les périodes longues. Plusieurs exemplaires avaient été vendus à des particuliers en 2005 pour environ 10.000 euros (voir encadré). Le groupe considère, comme de nombreuses sociétés japonaises, que le marché des robots d'assistance à domicile ou en entreprise va exploser. En outre, selon l'étude World Robotics 2006 le marché des robots humanoïdes, que l'on appelle aussi domestic robotics ou social robots, serait de 2,3 milliards de dollars en 2010, sur un total pour l'ensemble de la robotique de 25 milliards de dollars en 2010 (30 milliards en 2020) !
Pas de grand programme français sur la robotique humanoïde
Face aux Japonais ? Une start-up française ! "Il n'y a pas aujourd'hui sur le marché de vrai robot humanoïde grand public, doté de capacités cognitives et abordable" explique Fabien Bardinet, vice-président d'Aldebaran, jeune pousse créée par Bruno Maisonnier, un X- Télécom passé par la banque. Il existe pourtant déjà des millions de robots domestiques en circulation, pour 90% constitués d'aspirateurs. "Nous avons l'ambition de commercialiser le premier robot humanoïde au prix d'un ordinateur !"
Le secret : la taille étant un facteur exponentiel de coûts, la conception mécanique est ici très différente, en particulier au niveau des actionneurs, ce qui permet de fabriquer à moindres coûts un robot de 60 cm, une "taille suffisante pour évoluer en milieu domestique". Sa start-up fait exception. Pourtant "les robots pourraient être au XXIe siècle ce que l'automobile a été au XXe" insiste Fabien Bardinet. Le Japon investit massivement dans le domaine : Toyota, Honda ont lancé de grands programmes, alors que HRP est lui-même issu d'un programme national.
Quant à Bill Gates, il considère la robotique comme l'une des priorités de développement pour Microsoft, La firme de Redmond a annoncé récemment une "boîte à outils" appelée Microsoft Robotics Studio, un atelier de développement pour faciliter la conception de jouets ou d'automates pour les chaînes de montage. Volonté affichée : simplifier, raccourcir les délais de développement et, pourquoi pas, réduire les coûts.
La France (et l'Europe), curieusement, reste frileuse sur la robotique humanoïde. "Il n'y a pas de grand programme français sur la robotique humanoïde" regrette Jean-Paul Laumond. "Il faut encourager les initiatives telles qu'Aldebaran !" conclut-il.
