• Problématique : En quoi les progrès en robotique peuvent-ils modifier notre façon de vivre, notamment dans les transports ? Nous nous pencherons sur le cas de la voiture autonome.

                De nos jours, la technologie évolue continuellement, des innovations technologiques sont tous les jours découvertes et ensuite améliorées. Les progrès en robotique vont dans un futur proche, modifier entièrement notre façon de vivre avec les transports, comme la voiture. En effet, l’amélioration des capteurs, de l’intelligence artificielle ainsi que de l’électronique permet à de nouvelles compagnies de construire des voitures autonomes. Il se pourrait même que dans quelques années ces voitures soient mises sur le marché. Mais il y a toujours un décalage de plusieurs années entre la mise au point d’une invention et sa mise sur le marché. Ce concept entrainerait donc une nouvelle façon de conduire, l’homme n’aurait plus à faire quoi que ce soit, la voiture pourrait conduire seule. Cela ajouterait donc au confort de l’homme qui pourrait alors s’allonger tranquillement dans la voiture et faire une activité de son choix. De nos jours par exemple il est interdit de téléphoner au volant, mais si la voiture devenait autonome, l’homme pourrait de nouveau téléphoner tout en étant tranquillement dans sa voiture.

                Mais cette évolution ne s’arrête pas qu’aux voitures autonomes, on peut très bien concevoir des bus, des taxis, ou des camions autonomes pour les transports roulants à partir du même modèle que la voiture, et dans un deuxième temps, des bateaux et avions autonomes.

                Le fait d’avoir des voitures autonomes pourrait aussi baisser le taux d’accidents sur la route, puisqu’il n’y aurait alors plus de conducteurs saouls ou ayant des problèmes lors d’un trajet comme la fatigue ou le relâchement d’attention. La voiture elle, ne connaît pas la fatigue et grâce à ses nombreux capteurs ainsi qu’un réseau qu’elle possède en commun avec les autres voitures, elle peut éviter tout contact physique avec celles-ci et rendre alors les voyages plus sûrs. De plus, les problèmes de trafic, ou de bouchons seraient plus faciles à éviter : la mise au point d’un réseau entre les voitures permettrait à chaque voiture de communiquer avec les autres et ainsi de s’accorder ensemble. Par exemple au niveau de la vitesse optimale en groupe quand il y a beaucoup de voiture sur la route, ou même qu’elles partagent des informations sur l’état de la route comme la présence de verglas, de neige… permettant ainsi d’adapter la conduite.   

                Comme nous l’avons vu dans les limites, toutes ces améliorations ne sont pourtant pas exempts de nombreux problèmes, en effet la voiture est autonome, mais cela veut aussi dire qu’elle ne repose que sur une base de donnée, un ordinateur, qui peut être facilement piraté. Deuxièmement, faudra-t-il changer toutes les voitures ? Faudra-t-il laisser quand même des voitures «normales» ? il existe encore de nombreuses questions à ce sujet. Il y a aussi comme souci, la question de savoir qui sera responsable lors d’un accident. Aussi, faudra-t-il laisser à l’homme un moyen de reprendre le contrôle du véhicule ? Le prix n’est-il pas trop élevé pour un projet de cette envergure ? Toutes ces questions représentent les plus grands problèmes, mais ils en existe de nombreux autres. Il reste tant de questions sans réponse, et pas des moindres, le  rêve de n’avoir que des véhicules qui se conduiront tous seuls est encore loin d’être réalité, même s’il semble être très proche puisqu’il existe déjà aujourd’hui de nombreux exemples de cette nouvelle technologie.

                Enfin, les progrès en robotique pourront nous apporter de nombreuses améliorations, un meilleur confort, moins d’accidents, mais faudrait-t-il encore répondre à ces nombreuses questions qui entravent l’arrivée de ce nouveau transport. On peut déjà dire qu’au niveau technique les voitures autonomes comme celle de Google, sont assez avancées, en effet sur déjà plusieurs centaines de millier de kilomètres, leurs véhicules n’ont jamais eu d’accidents, cela augure donc de bons présages et montre que l’idée n’est pas si extravagante que ça. Reste à trouver une solution pour les autres limitations, comme au niveau juridique. 

                Pour conclure, nous voulons donner notre avis. Nous pensons que la voiture autonome a de grandes chances de réussite sur le marché automobile, premièrement parce qu'elle ajoutera au confort notamment lors des longs voyages et deuxièmement parce qu'elle limitera les accidents. Mais pour que cela arrive dans le futur, il faut que l'on soit assuré de la fiabilité des véhicules, que de nombreux tests soient réalisés jusqu'à ce que les risques soient minimes. Il faudra aussi bien sûr obtenir la confiance de la population, car il peut être plus dur de mettre sa vie entre les "mains" d'une machine plutôt que dans celle d'un autre être humain. 

     

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  • Voilà une séléction de photos que nous avons pris lors de nos différentes activités

    Protocoles expérimentaux :

    Installation de notre premier protocole, pour observer la fiabilité du capteur à ultrason
     
    Second protocole expérimental pour observer la vitesse du son en fonction de la température
     
     
    Visite du Laboratoire de robotique :
    Bureau de travail de M.Lenseigne et de ses collègues
     
    Écran 3D sur lequel M.Lenseigne travaille, il utilise des contrastes entre ombre et lumière pour donner du relief
     
    Installation électronique d'une caméra (dans le bureau de M.Lenseigne)
     
    Laboratoire de Robotique
     
    Travail d'étudiants en robotique, Oli est un éléphant il a une main à la place de la trompe pour attraper des objets, il peut se déplacer
     
    Autre travail d'étudiants, ce robot est un chef, il peut cuisiner de la soupe
     
    Encore un travail d'étudiants en robotique, ce robot qui ressemble grandement à Wall-e à les mêmes fonctions, il ramasse les détritus
     
     
    Notre robot lego Mindstorm :
    Robot construit à partir d'un kit de robot lego mindstorm 
     

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    Capture d’écran 2013-03-02 à 09.18.55Visite du laboratoire de robotique de l’université TU de Delft :

    Nous sommes allés le dimanche 25 novembre visiter les laboratoires de robotique de l’université TU de Delft. Nous avons rencontré Boris Lenseigne, notre contact pour les TPE, devant le bâtiment ci-contre. 

    Nous avons  d’abord visité son bureau ou nous avons pu observer le matériel utilisé par M. Lenseigne et ses collègues, notamment une tête de robot avec deux caméras qui peuvent être déplacées sur plusieurs axes pour permettre une vision optimale et facilement utilisable en 3D.  Il nous a aussi montré ce sur quoi il travaillait, un écran 3D qui ne nécessite pas de lunettes 3D, mais il fallait être à une distance de deux mètres environ pour pouvoir observer l’effet de relief. L’effet de relief était reproduit grâce à des contrastes entre ombres et lumières. 

    Capture d’écran 2013-03-02 à 09.19.04                                 Bureau de M.Lenseigne                                               Ecran 3D

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    Nous sommes ensuite allés visiter les laboratoires de robotique. Nous avons vu certains des collègues de M. Lenseigne qui étaient eux aussi présents alors que l’on était un dimanche, ce qui montre que la robotique est passionnante. M. Lenseigne nous a montré plusieurs robots dans le laboratoire, on y voyait l’évolution des techniques de marche sur les robots, certains possèdent quatre « pieds », d’autres des pieds rectangulaires de grandes tailles qui permettent un bon équilibre,  la plupart de ces robots sont des humanoïdes bipèdes, mais il y a aussi des bras robotiques et un robot d’aide aux personnes âgées se déplaçant à l’aide de roues. Il nous a ensuite montré une nageoire dorsale d’une raie robotique et une imprimante 3D, qui fonctionne sur trois axes : longueur, largeur et hauteur.

    Nous avons eu le droit à de nombreuses explications sur le fonctionnement de ces robots, notamment sur leur équilibre et sur la marche qui repose sur le principe  du pendule. Cette dernière a un fonctionnement proche de la marche humaine : on avance un pied qui fait déplacer le centre de gravité qui du coup nous fait tomber en avant, nous fait accumuler de l’énergie cinétique, emporte en avant l’autre pied qui à son tour déplace le centre de gravité et continue le cycle. 

    Il nous a aussi expliqué comment une main robotique marche : tous les doigts sont reliés à un même moteur, on a d’un côté deux doigts et de l’autre trois doigts, lorsque les deux doigts rencontrent un objet ils sont arrêtés et cela entraîne le mouvement des trois autres doigts qui vont alors avancer et resserrer la prise sur l’objet, soit du bout des doigts pour des objets fins comme un stylo, soit plus haut pour assurer une prise ferme sur des objets plus volumineux comme un paquet de céréales.

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    Nous avons pu voir un robot en action, le robot d’aide aux personnes âgées : il fonctionne grâce à un ordinateur fixé dans son dos et qui contient les informations nécessaires à son fonctionnement, et il peut être contrôlé grâce à une tablette tactile. Il possède des caméras qui lui permettent de suivre la personne indiquée, nous avons pu remarquer que cela marche très bien vu que le robot en plus évitait les obstacles, et bien sûr des roues pour avancer. Au niveau de son torse il y a une main qui lui permet d’attraper des objets, elle fonctionne comme la main robotique. Au début le robot a raté sa « cible »,  un paquet de féculents en carton, mais au bout de plusieurs essais il a réussi à attraper l’objet correctement, bien qu’il ait eu du mal à le reposer.

     

     

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    Il nous a aussi décrit un des processus d’apprentissage des robots avec un système de récompense et de punition. Le programmeur demande au robot d’essayer de faire quelque chose, par exemple d’aller le plus loin possible, et le robot va

    essayer d’obéir à cet ordre. S’il tombe, le robot perd des points, s’il avance, il en gagne. Le robot possède un programme qui l’oblige à obtenir le plus de points possible. Le robot va donc essayer toutes les possibilités pour aller plus loin, donc essayer de marcher. Il va apprendre de ses erreurs et va essayer plusieurs fois certaines possibilités s’il constate leur efficacité. Au bout d’un certain temps, il parviendra à marcher sur de longues distances. Bien sûr le robot est mis sur la voie grâce au programmeur, car dans le cas contraire il faudrait certainement plusieurs vies pour essayer toutes les possibilités.

    Nous sommes ensuite remontés dans son bureau pour faire l’interview que vous trouverez ci-joint : Interview de M.Lenseigne 

     

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  • I) Présentation du robot

                Lors d’une seconde visite au laboratoire de robotique pour construire notre projet final, M.Lenseigne nous a prêter un kit de lego Mindstorm. Ce kit permet de construire différentes sortes de robots. Nous avions à notre disposition plusieurs capteurs et émetteurs : à ultrason, photoélectrique, ainsi que des capteurs de proximité, nous avions aussi de nombreuses pièces de legos, des moteurs permettant de faire tourner les roues, et une boîte de commande qui permet d’installer le programme sur la machine. Il fallait aussi télécharger le logiciel, Lego Mindstorm NXT, pour programmer le robot. Nous avons donc pris une après-midi pour construire et programmer ce robot.<o:p></o:p>

                Nous voulions un robot qui puisse suivre les lignes noires sur un fond clair, et qui puisse aussi détecter les obstacles pour ensuite reculer en émettant un son pour prévenir son entourage (ce qui correspondrait dans la vraie vie, à prévenir le conducteur ainsi que les voitures environnantes et les piétons éventuels de l’obstacle et du fait que la voiture recule).<o:p></o:p>

                Nous avons changé notre modèle plusieurs fois, nous voulions placer le capteur/émetteur photoélectrique le plus proche possible du sol sans pour autant qu’il ne touche le sol lors du déplacement du robot et l’empêche d’avancer. Nous avons aussi décidé de mettre le capteur/émetteur à ultrason devant, un peu en avant du robot pour que le robot ait le temps de s’arrêter et de reculer sans dommage. Les moteurs sont situés vers l’avant pour permettre un mouvement plus précis du véhicule. Les roues au même niveau, mais seules les roues avant sont directement reliées au moteur, celles arrières sont entraînées par le tout. Nous avons décidé de rajouter des capteurs de proximité pour pouvoir reprendre le contrôle du véhicule à tout moment, par exemple s’il venait à dévier de la ligne noire tracée au sol. (Cela correspondrait à notre échelle, au fait que le conducteur puisse reprendre le contrôle du véhicule quand bon lui semble à l’aide du volant, ici représenté par deux boutons : un pour aller à droite et l’autre pour aller à gauche ; pour aller tout droit il suffit d’appuyer sur les deux en même temps).

     II) Les composants du robot

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    III) La programmation

    Au niveau de la programmation, nous nous sommes dans un premier temps attardés sur le fonctionnement du capteur/émetteur photoélectrique. Lorsque le capteur photoélectrique détecte du noir cela va entraîner la mise en marche du moteur gauche et arrêter le moteur droit ce qui a pour effet de faire tourner le robot vers la droite. Sinon, si le capteur photoélectrique ne détecte pas de noir c’est le moteur droit qui est mis en marche et le moteur gauche qui s’arrête ce qui fait donc tourner le robot sur la gauche. Cela implique donc que le robot va alterner l’alimentation de ses moteurs assez fréquemment pour rester sur la ligne noire, il doit donc souvent changer d’orientation, c’est à dire tourner à gauche, puis tourner à droite ainsi de suite. Nous avons alors utilisé le logiciel Mindstorm pour programmer ceci :

    Schémas de la programmation :

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    Nous avons réussis à faire que le robot suive des lignes droites, ainsi que des lignes courbées, tant qu’elles ne forment pas un virage trop serré. Le capteur à ultrason fonctionne lui aussi, le robot détecte les obstacles jusqu’à environ 20 cm et recule alors, bien qu’il ne suive pas exactement la ligne. Enfin les capteurs de proximités fonctionnent eux aussi, en effet lorsque l’on appuie dessus le véhicule tourne indépendamment des signaux des capteurs (comme lorsque le conducteur veut reprendre le controle)

     

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