Un système à faible coût innovant, efficace qui réplique dans les robots un phénomène de communication à base phéromones d’essaims d’insectes est maintenant mis à la disposition de la robotique et des chercheurs en intelligence artificielle, après une percée technologique importante à l’Université de Lincoln au Royaume-Uni.
Un essaim de robots est une approche émergente dans la coordination des systèmes multi-robotiques, qui puise son inspiration dans le monde naturel examinant les possibilités d’une meilleure interaction entre les robots et leur environnement.
Au cours des dernières années, la recherche dans ce domaine a été importante et a permis de faire progresser l’étude biologique des insectes, des fourmis et d’autres espèces connues pour leur comportement en essaim. Elle a également contribué au développement de capteurs anticollision à haute précision pour les véhicules, de la technologie de surveillance et même a aidé à la programmation de jeux vidéo.
Jusqu’à présent, les chercheurs spécialisés dans les applications robotiques en essaims ont été incapables de reproduire tous les aspects de la communication de phéromone qui se produisent dans le monde naturel. Les scientifiques ont utilisé deux moyens chimiques, de l’alcool pour simuler les phéromones, et les techniques physiques, en utilisant la lumière et le son, pour essayer de reproduire avec précision la communication à base de phéromones, mais aucune de ces approches n’a été complètement efficace.
Des spécialistes de l’Université de l’école d’informatique de l’Université de Lincoln ont produit un nouveau système de phéromone artificielle qui est fiable, précis et qui utilise uniquement des composants grand public.
En utilisant un écran LCD et une caméra USB à faible coût, le système permet aux utilisateurs de simuler plusieurs phéromones – affichées sous la forme de pistes visuelles à l’écran – et de changer leur force pour autoriser des expériences contrôlables. L’image visuelle de «phéromone» sur l’écran est détectée par deux capteurs de lumière sur les robots en essaim, qui reproduisent les antennes des fourmis.
Le nouveau système est appelé COS-phi (Communication System via Pheromone ou système de communication via les phéromones) et se compose d’un micro-robot à faible coût et au matériel ouvert et d’un système de localisation open-source, qui suit les trajectoires des robots et rejette la phéromone artificielle.
Dirigée par Farshad Arvin, Ph.D. chercheur à l’École des sciences informatiques, l’équipe de l’Université de Lincoln a développé le système en utilisant sa propre plate-forme Colias. Ils ont créé Colias – un système de plate-forme ouverte qui peut être utilisée pour étudier les comportements collectifs et être appliquée à essaimer des applications – en 2014, en collaboration avec des experts de l’Université de Tsinghua en Chine.
Farshad Arvin a déclaré: «La nature est l’une des meilleures sources d’inspiration pour des solutions à différents problèmes dans différents domaines, et c’est pourquoi la robotique en essaim s’est autant développée. Elle prend un aperçu des comportements et des capacités de coordination des insectes sociaux, là où le succès d’un groupe dans l’accomplissement d’une tâche dépend énormément des interactions entre ses membres. Parmi les injections sociales, l’utilisation de phéromones est l’un des moyens les plus efficaces de communication, mais pour la communauté robotique en essaim, cela a été également l’un des plus difficiles à reproduire.
« Voilà pourquoi nous sommes heureux d’avoir mis au point un nouveau système efficace basé sur la localisation visuelle rapide et précise. Cela nous permet de simuler un nombre pratiquement illimité de différents phéromones et met en valeur les résultats de leurs interactions comme une image en niveaux de gris sur un écran LCD horizontal sur lequel les robots se déplacent. Le système signifie que nous pouvons produire des chemins précis et de haute résolution, de contrôler la diffusion, l’évaporation et la densité des phéromones, et d’encoder des phéromones individuelles en utilisant différentes couleurs. Le COS-phi simule également l’interaction de différentes phéromones qui peuvent amplifier ou supprimer l’autre, ce qui entraîne des comportements en essaim complexes, comme ils le font dans le monde naturel. «
En utilisant le système COS phi, les chercheurs ont constaté que leurs micros robots ont été en mesure de suivre le leader ou le distributeur de phéromones, sans direction ou communication explicite.
Le succès du système signifie qu’il peut maintenant être largement utilisé dans des projets de recherche de robotiques en essaims bio-inspirés, et il ouvre la voie à d’autres études dans ce domaine.
L’équipe de l’école d’informatique de l’Université de Lincoln va maintenant étudier l’influence de la vitesse de diffusion et de l’évaporation des phéromones sur les performances et le comportement des essaims dans des environnements plus complexes avec des obstacles.
http://www.lincoln.ac.uk/news/2015/11/1173.asp
