L’équipe Extreme Mobility du Stanford Student Robotics Club de l’Université de Stanford a mis au point un robot à quatre pattes capable non seulement d’exécuter des figures acrobatiques et de parcourir des terrains difficiles, mais aussi d’être reproductible, en mettant au point ses propres robots. Toute personne qui souhaite avoir sa propre version du robot, surnommé Stanford Doggo, peut consulter les plans complets, le code et une liste de fournitures que les étudiants ont mis gratuitement en ligne.
« Nous avions vu ces autres robots quadrupèdes utilisés en recherche, mais ce n’était pas quelque chose que vous pouviez apporter dans votre propre laboratoire et utiliser pour vos propres projets « , a déclaré Nathan Kau, 20 ans, étudiant en génie mécanique et responsable de l’Extreme Mobility. « Nous voulions que Stanford Doggo soit ce robot open source que vous pourriez construire vous-même avec un budget relativement petit. »
Alors que d’autres robots similaires peuvent coûter des dizaines ou des centaines de milliers de dollars et nécessiter des pièces personnalisées, les étudiants d’Extreme Mobility estiment le coût de Stanford Doggo à moins de 3000 $ – incluant les coûts de fabrication et d’expédition – et presque tous les composants peuvent être achetés tels quels en ligne. Ils espèrent que l’accessibilité de ces ressources inspirera une communauté de fabricants et de chercheurs du Stanford Doggo qui développent des retombées innovatrices et significatives de leur travail.
Déjà Stanford Doggo peut marcher, trotter, danser, sauter, sauter et faire un saut arrière occasionnel. Les étudiants travaillent sur une version plus grande de leur création – qui fait actuellement la taille d’un beagle – mais ont présenté le Stanford Doggo à la Conférence internationale sur la robotique et l’automatisation le 21 mai à Montréal, Canada.
Un bond, un saut et un « backflip »
Afin de rendre le Stanford Doggo reproductible, les étudiants l’ont construit à partir de zéro. Cela signifiait passer beaucoup de temps à rechercher des fournitures facilement accessibles et à tester chaque pièce au fur et à mesure qu’elle était fabriquée, sans avoir recours à des simulations.
« Cela fait environ deux ans que nous avons eu l’idée de faire un quadrupède. Nous avons certainement fait plusieurs prototypes avant de commencer à travailler sur cette itération du chien « , a déclaré Natalie Ferrante, 19 ans, étudiante en génie mécanique et membre de l’équipe Extreme Mobility. « C’était très excitant la première fois qu’on l’a fait marcher. »
Les premiers pas du Stanford Doggo étaient certes des petits pas, mais maintenant le robot peut maintenir une marche constante et une trajectoire souhaitée, même lorsqu’il rencontre différents terrains. Il le fait à l’aide de moteurs qui détectent les forces externes sur le robot et déterminent la force et le couple que chaque jambe doit appliquer en réponse.
Ces moteurs recalculent 8000 fois par seconde et sont essentiels à la danse caractéristique du robot : un boogie rebondissant qui cache le fait qu’il n’a pas de ressort. Au lieu de cela, les moteurs agissent comme un système de ressorts virtuels, faisant rebondir le robot en douceur mais en douceur, ce qui lui donne une forme appropriée dès qu’il sent qu’il n’est plus en position.
Parmi les compétences et les astuces que l’équipe a ajoutées au répertoire du robot, les élèves ont été exceptionnellement surpris par ses prouesses en saut d’obstacles. En faisant courir le Stanford Doggo avec ses pattes, un matin dans le laboratoire, l’équipe s’est rendu compte qu’il s’élevait sans effort de 60 cm en l’air. En repoussant les limites du logiciel du robot, le Stanford Doggo a pu sauter à 1 m de haut, puis à 1,33 cm du sol.
« C’est à ce moment-là que nous avons réalisé que le robot était, à certains égards, plus performant que les autres robots quadrupèdes utilisés en recherche, même s’il était vraiment peu cher », a rappelé Nathan Kau.
Depuis, les étudiants ont appris à Stanford Doggo à faire un saut périlleux arrière – mais toujours sur rembourrage pour permettre une expérimentation rapide par essais et erreurs.
Qu’est-ce que Stanford Doggo va faire ensuite ?
Si ces étudiants le font à leur façon, l’avenir de Stanford Doggo sera entre les mains des masses.
« Nous espérons fournir un système de référence que n’importe qui pourrait construire « , a déclaré Patrick Slade, étudiant diplômé en aéronautique et en astronautique et mentor pour Extreme Mobility. « Disons, par exemple, que vous vouliez travailler dans le domaine de la recherche et du sauvetage ; vous pourriez l’équiper de capteurs et écrire du code sur le nôtre pour qu’il puisse grimper des pieux ou creuser dans des cavernes. Ou peut-être que c’est ramasser des trucs avec un bras ou porter un paquet. »
Cela ne veut pas dire qu’ils ne poursuivent pas leur propre travail. Extreme Mobility collabore avec le Robotic Exploration Lab de Zachary Manchester, professeur assistant d’aéronautique et d’astronautique à Stanford, pour tester de nouveaux systèmes de contrôle sur un second Stanford Doggo. L’équipe a également terminé la construction d’un robot deux fois plus gros que le Stanford Doggo, qui peut transporter environ 6 kg d’équipement. Son nom est le Stanford Woofer.
http://roboticsclub.stanford.edu/
https://arxiv.org/abs/1905.04254
https://github.com/Nate711/StanfordDoggoProject
