Robotique en essaim : notre Pôle Innovation vous en parle !

​Qu'est-ce qu'un essaim ?

  En robotique, un essaim est un ensemble de robots qui réalise des tâches qui ne pourraient être réalisées par un robot seul. Cette technique puise son inspiration de la nature : les fourmis peuvent déplacer de très lourdes charges lorsqu’elles sont nombreuses, les oiseaux migrent toujours en groupe etc.  

L’objectif qui sous-tend la robotique en essaim est de concevoir des techniques mathématiques visant à créer le consensus entre chaque individu pour que la tâche soit effectuée correctement. Beaucoup d’approches ont déjà été présentées et validées pour le contrôle de groupes de robots sur terre et dans les airs. Par exemple, certaines de ces techniques ont été utilisées pour organiser des spectacles de drones et réaliser d’impressionnantes figures en 3D dans les airs.  

Comment contrôler un essaim robotique ?

  ​Deux des techniques utilisées sont la technique basée sur « l’évènement » (event-based) et celle fondée sur le « mode glissant » (sliding mode). En effet, ces techniques qui avaient déjà fait leurs preuves pour le contrôle des robots seuls ont pu être étendues au contrôle des essaims. Pour contrôler un essaim de robots, il faut que chaque robot du groupe dispose d’un certain nombre d’informations au sujet de ses voisins pour qu’ils puissent se « mettre d’accord » et réaliser la tâche de manière efficace et coordonnée. Ainsi, pour réussir une formation de drones, il faut que chaque robot connaisse sa position par rapport à celle des autres et « l’accepte ». Le problème de la robotique en essaim est la perte d’information qui se produit parfois lorsque le nombre d’individus est trop élevé, car dès lors la quantité d’informations à communiquer en simultané est trop importante. Dans cette situation, la technique fondée sur l’événement, évoquée plus haut, est plus adaptée : les informations ne sont plus communiquées en permanence mais seulement quand un changement de situation apparait, ce qui permet de réduire la quantité d’informations échangées et donc de continuer à faire fonctionner le groupe de robots.  

Dans le cas où le groupe de robots fait face à des imprévus qui peuvent empêcher la réalisation de la tâche (comme le vent pour les drones par exemple), des techniques « robustes » doivent être appliquées et l’approche par « mode glissant » est alors très utile. Cette technique connue pour sa grande capacité de résistance est souvent utilisée dans les environnements incertains où des événements incontrôlables peuvent se produire.

​Le Pôle Innovation d'Extia a travaillé sur une nouvelle technique qui permet de combiner à la fois les avantages de la technique de contrôle « événementielle » et la résistance permise par l’approche de « mode glissant ». La loi mathématique développée a été adaptée et appliquée à un groupe de 5 mini drones ; afin de prouver l’efficacité de la technique, il a fallu combiner démonstration mathématique et simulation numérique.