La robotique est la conception, la construction, l’exploitation et l’utilisation de robots. Mais cette définition est plutôt peu inspirante. Qu’est-ce qu’un robot ? Que pouvez-vous faire avec les robots? Et comment pouvez-vous construire le vôtre?

Cet article va vous montrer:

• Comment vous pouvez commencer avec la robotique
• Où vous pouvez trouver des idées, des tutoriels et des fournitures
• Comment vous pouvez devenir un participant actif dans la communauté de la robotique.

Une brève histoire des robots

Le mot « robot » a été inventé en 1920 par Josef Capek. Son frère, Karel, a utilisé le terme pour désigner un humanoïde fictif dans la pièce de 1920 R.U.R.

Les robots sont des machines qui peuvent effectuer des actions (ou des séries d’actions) automatiquement. Le terme englobe une large gamme d’appareils, mais en général, ils peuvent:

• contrôler leurs actions
• recevoir une rétroaction sensorielle
• informations sur le processus.

Les robots sont généralement programmables. Ils peuvent être guidés avec des dispositifs de contrôle externes ou intégrés au robot lui-même. Un robot peut être entièrement autonome, ou il peut être complètement inféodé à son mécanisme de contrôle.

Au fil du temps, les robots sont devenus de plus en plus complexes. Les robots d’aujourd’hui sont chargés de tâches qui étaient autrefois effectuées par des humains, mais qui sont maintenant jugées trop répétitives, dangereuses ou survenant dans des environnements hostiles aux humains, tels que l’espace ou sur les fonds marins.

Que Peuvent Faire Les Robots?

Il existe de nombreuses applications pour les robots, et toutes ne sont pas complexes — certaines sont simplement des jouets pour les tout-petits. Voici quelques exemples des tâches qu’ils effectuent:

• Travailler dans des environnements extrêmes: les zones de guerre ou nucléaires, les zones sous-marines et l’espace extra-atmosphérique sont trop dangereuses pour que les gens puissent travailler. Les robots peuvent effectuer de nombreuses tâches dangereuses. Par exemple, les drones permettent la reconnaissance dans les zones occupées par l’ennemi en temps de guerre, Curiosity explore Mars et Wally rampe sur le sol ou dans l’océan.
• Aide à domicile: Les appareils électroménagers robotisés, tels que les vadrouilles et les aspirateurs, effectuent des travaux pour le compte de leurs propriétaires.
• Contrôler les voitures autonomes: Les voitures autonomes ont été prototypées depuis les années 1920, mais le facilitateur le plus connu de la recherche sur les voitures autonomes modernes est probablement Google. Les véhicules qui se conduisent eux-mêmes deviennent plus intelligents et, bien qu’ils ne soient pas devenus courants, certains ont déjà pris les routes.
• Lire et apprendre: Des chercheurs de l’Université d’Oxford ont créé Marge, un robot « lettré » capable de lire le journal et d’apprendre des faits. L' »intelligence » de Marge est dérivée de son logiciel, et les chercheurs qui en sont responsables tentent de lui enseigner les compétences de raisonnement trouvées chez les humains.
• Aider les personnes ayant des problèmes de santé ou des déficiences: Les robots peuvent aider les personnes ayant un handicap physique à accomplir les tâches quotidiennes. Par exemple, les fauteuils roulants sont devenus des machines polyvalentes motorisées; par exemple, ils peuvent aider les utilisateurs avec un usage limité de leurs bras à ouvrir la porte du réfrigérateur et à récupérer un repas. Des objets tels que les bras et les jambes prothétiques sont également passés de simples dispositifs ressemblant à des chevilles à des membres « intelligents » capables de communiquer avec le cerveau humain.

Entreprises de robotique

Vous pouvez avoir une bonne idée de l’avenir de la robotique en regardant ce que font les entreprises de robotique aujourd’hui.

Robotics Business Review, une source en ligne de premier plan de nouvelles et d’informations sur la robotique, publie le RBR50. C’est une liste des entreprises les plus remarquables de l’industrie de la robotique. Les entreprises figurant sur cette liste ont été sélectionnées en fonction de leurs innovations, de leurs applications révolutionnaires, de leur succès commercial et de leur potentiel. Ils s’attaquent aux problèmes de santé, de logistique et d’aviation.

Certaines des entreprises les plus connues sur le RBR50 incluent:

• Honda Robotics
• Alphabet de Google
• Intel
• LEGO A/ S.

Premiers pas avec les robots

Tous les robots ne sont pas des machines très complexes. Certains peuvent être assez simples, comme ce jouet d’introduction à la robotique pour les enfants. Le ciel est la limite quand il s’agit de projets de robotique élémentaire, alors voici quelques ressources que vous pouvez consulter pour des idées:

• Votre Premier Robot: Instructables propose une liste de 15 projets de robotique faciles à essayer, dont un Virbobot de Cafard Solaire et un Robot Racer.
• Comment construire un robot simple: Ce tutoriel RobotShop vous apprend à fabriquer un robot personnalisé en seulement dix étapes.
• Fabriquer des Robots simples: Explorez la Robotique de pointe avec des trucs du quotidien: Ce livre d’introduction de Kathy Ceceri est écrit dans un langage que les non-ingénieurs comprendront. Il vous apprend à construire des robots simples en utilisant des matériaux que vous possédez probablement déjà.
• Comment construire un robot à 10 $: Le Réseau Africain de Robotique a lancé un défi en 2012: concevoir un robot qui coûte 10 $ ou moins à construire. Tous ne sont pas super simples, mais ces projets sont un moyen peu coûteux de commencer.

Approvisionnement en matériaux

Une fois que vous avez les idées, vous devrez peut-être acheter des matériaux supplémentaires, tels que des composants électroniques et des microcontrôleurs. Vous pouvez les obtenir dans vos magasins locaux de matériel, de loisirs ou d’électronique, ou vous pouvez les commander en ligne auprès de détaillants tels qu’Amazon, Maker Shed, Parallax et Robot Shop.

Conception et construction de robots

Il n’y a pas de norme définie pour l’apparence des robots, donc le ciel est la limite en matière de conception. Les conceptions de robots peuvent aller d’ultra-fonctionnelles (comme celles utilisées sur les lignes de fabrication automobile) à des machines élégantes qui sont aussi esthétiques que possible sans sacrifier la fonction (comme la gamme d’aspirateurs iRobot).

Lorsque vous concevez votre robot, vous devez identifier:

• Le but de votre robot
• Les exigences de votre robot (telles que la taille, la forme, la source d’énergie, etc.).

Pour un traitement approfondi de la conception du robot le mieux adapté à vos besoins, consultez Processus de conception robotique.

Les paramètres que vous identifiez auront un impact sur la conception finale de votre robot après sa construction.

Robots de contrôle

Le contrôle est l’une des choses les plus importantes que vous devrez résoudre lors de la conception et de la construction d’un robot.

Il existe de nombreuses façons de contrôler les robots, chacune offrant au robot lui-même un degré d’autonomie différent:

• À une extrémité du spectre, vous pouvez garder le contrôle total du robot en lui permettant de se déplacer uniquement lorsque des instructions explicites lui sont données (par exemple avec une télécommande).
• À l’autre extrémité, vous pouvez programmer le robot pour décider lui-même de ses prochains mouvements en fonction de l’entrée sensorielle (telle que la lumière ou le son) qu’il reçoit.

Vous pouvez également trouver un équilibre entre les deux approches.

Télécommandes et radiocommandes

Connecter un contrôleur externe à un robot est le moyen le plus simple de démarrer. En utilisant le contrôleur, vous émettrez des instructions au robot, qui répondra ensuite à vos commandes. Un robot ainsi contrôlé a généralement peu ou pas d’intelligence.

Pour aller plus loin, vous pouvez passer d’une commande connectée à une commande sans fil, ce qui réduit le besoin d’une connexion physique entre la personne contrôlant le robot et le robot lui-même. De telles mises en oeuvre impliquent généralement des émetteurs et des récepteurs infrarouges, ce qui nécessite une ligne de visée entre les deux.

Cependant, si vous ne voulez pas ce genre de limitations, vous pouvez utiliser d’autres méthodes de communication, telles que les unités de contrôle à distance (R / C) ou Bluetooth. Ce dernier propose également une communication bidirectionnelle.

Ressources

• Manuel du Robot de commande filaire d’Instructable
• RobotShop vend une sélection de télécommandes sans fil
• La Société des Robots propose un tutoriel sur la construction de robots télécommandés
• Trossen Robotics propose une sélection de kits de commande de robots.

Programmation de votre robot

En incluant un microcontrôleur et un contrôleur moteur dans votre robot, vous pouvez programmer votre robot pour effectuer des tâches spécifiques.

Considérez un microcontrôleur comme un minuscule ordinateur capable de lire et d’exécuter un programme. Le contrôleur de moteur sert d’intermédiaire entre le microcontrôleur et le robot car ce dernier n’est pas capable de fournir une puissance suffisante aux moteurs du robot.

En programmant votre robot, vous pouvez construire des machines de plus en plus autonomes. Le contrôle autonome peut être préprogrammé pour n’accepter aucun retour sensoriel, un retour sensoriel limité ou un retour sensoriel complexe.

Ressources

• Apprenez à programmer avec la gamme de produits Mindstorms de LEGO.
• Le Raspberry Pi est un petit ordinateur abordable que vous pouvez utiliser avec vos robots. Il est très populaire et donc facile de trouver toutes sortes de tutoriels utiles. Les fabricants du Raspberry Pi ont également un programme solide qui est un excellent point de départ.
• Robocode est un jeu de programmation où vous pouvez apprendre à programmer des robots en Java ou en utilisant le framework .NET.
• Le tutoriel d’introduction à la programmation de robots de Toptal contient de nombreux conseils utiles.

Pour les jeunes (et les jeunes de cœur)

Il existe de nombreux robots destinés aux enfants. Ce sont aussi d’excellents produits pour les adultes à la recherche d’une introduction douce aux robots:

• Engino: Engino produit des kits de construction modulaires qui incorporent des composants de robots; vous pouvez considérer ses articles comme un croisement entre la robotique, LEGO et k’nex.
• LEGO: L’entreprise propose de nombreux produits dans le domaine de la robotique. En plus de la gamme Mindstorms établie, LEGO lance son programme Boost, conçu pour enseigner la programmation aux enfants et la robotique de base.
• Ozobot: Des robots de poche conçus pour enseigner la robotique aux enfants de 6 à 14 ans.
• Robotis: Un fabricant de robots et de kits de robots d’amateurs et de professionnels des STEM. Ils ont plusieurs lignes de robots; certains conviennent aux enfants dès l’âge de cinq ans, tandis que la série Bioloid est le kit le plus couramment utilisé pour les compétitions de robotique.

Conférences, Rencontres et salons professionnels

Bien que la robotique puisse être une activité solo, elle ne doit pas nécessairement l’être. Les conférences et les salons professionnels sont d’excellents moyens de rencontrer des amateurs, des chercheurs et d’autres passionnés partageant les mêmes idées. Ce sont également d’excellents moyens d’obtenir des informations sur les innovations:

• Robots for Roboticists tient à jour un calendrier de toutes les conférences et événements de robotique à venir, bien qu’une majorité des événements s’adressent à un public académique ou professionnel
• Pour rencontrer des amateurs et des passionnés près de chez vous, parcourez les listes sur Meetup, Eventbrite ou Facebook
• Vous pouvez également rejoindre un club local.

Compétitions

Si vous souhaitez vous essayer à des compétitions de robotique, vous pouvez inscrire vos créations à la RoboCup, au Concours de Véhicules Autonomes de SparkFun, aux RoboGames ou au Robothon SRS.

Foire aux Questions sur la Robotique pour les étudiants