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1 - CONSTITUANTS ROBOTIQUES

2 - RECHERCHE APPLIQUÉE

3 - RECHERCHE FONDAMENTALE

4 - LIMITES DE LA BIO-INSPIRATION ROBOTIQUE

5 - CONCLUSION

6 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : S7711 v1

État de l’art de la robotique bio-inspirée

Auteur(s) : Jean-Arcady MEYER, Agnès GUILLOT

Relu et validé le 23 mai 2022

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RÉSUMÉ

Cet article fait état des études récentes sur la robotique dite bio-inspirée, visant à concevoir des systèmes artificiels dont les structures ou les fonctions sont inspirées des systèmes vivants. Les recherches appliquées apportent des améliorations notables en matière de fonctionnalité ou d’économie énergétique ; les recherches fondamentales utilisent des robots pour tester ou générer de nouvelles hypothèses sur l’autonomie du vivant. Ces deux approches sont illustrées par des réalisations s’inspirant de modèles animaux et végétaux et émargeant à différents domaines de la robotique. Les limitations et perspectives correspondantes sont également évoquées.

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ABSTRACT

Bio-inspired robotics: state of art

This article reports on recent studies on so-called bioinspired robotics, aiming at designing artificial systems whose structures or functions are inspired by living systems. Applied studies bring significant improvements in functionality or energy saving; fundamental studies use robots to test or generate new hypotheses on the autonomy of living systems. These two approaches are illustrated by achievements inspired by animal and plant models and emerging from different fields of robotics. The corresponding limitations and prospects are also mentioned.

Auteur(s)

  • Jean-Arcady MEYER : Directeur de recherche CNRS, Ingénieur ENSCP, Docteur ès Sciences - Sorbonne Université, CNRS, Institut des systèmes intelligents et de robotique, ISIR, Paris, France

  • Agnès GUILLOT : Maître de conférence Paris-Ouest, HDR en Psychophysiologie, Docteur en Biomathématiques - Sorbonne Université, CNRS, Institut des systèmes intelligents et de robotique, ISIR, Paris, France

INTRODUCTION

La démarche scientifique dite bio-inspirée connaît depuis quelques années un vif essor en France, rattrapant ainsi son retard par rapport à d’autres pays d’Europe comme l’Allemagne, la Suisse ou le Royaume-Uni. Le domaine spécifique de la robotique avait cependant émergé dès 1990 dans notre pays, avec la première conférence internationale « Simulation of adaptive behavior : from animals to animats » organisée à Paris, qui rassemblait éthologistes, philosophes, mathématiciens, informaticiens et roboticiens. Ce qui est nommé depuis « approche animat » (contraction des termes « animal » et « artificiel ») vise à concevoir des systèmes artificiels simulés ou des robots réels inspirés des animaux, aptes à exhiber de façon autonome des capacités adaptatives dans un environnement complexe, dynamique et imprévisible .

La première section de cet article est centrée sur différents constituants d’un robot ayant été inspirés par des systèmes vivants, notamment sa morphologie ainsi que ses senseurs et actuateurs. Les deux sections suivantes évoquent des réalisations concernant les deux objectifs, parfois complémentaires, poursuivis par cette démarche. Le premier procède d’une recherche appliquée, investiguant les connaissances du monde naturel afin d’apporter des améliorations pratiques notables en matière de fonctionnalité et d’économie énergétique. Des exemples de robots bio-inspirés – issus de robotiques dites souple, nano- micro-, hybride, en essaim et humanoïde – illustrent ces tendances nouvelles de la robotique. Le second objectif procède d’une recherche fondamentale, utilisant des robots afin de tester ou de générer de nouvelles hypothèses sur les systèmes biologiques. Cette « approche robotique », ainsi nommée dès 1943 par le psychologue Clark Hull, prône l’utilisation de machines en tant que « forme de prophylaxie contre l’anthropomorphisme subjectiviste ». Dans chacune de ces sections, des réalisations issues du règne végétal – un nouveau paradigme pour la robotique bio-inspirée – sont également évoquées. Une quatrième section mentionne certaines limitations inhérentes à cette démarche, notamment lorsqu’elle poursuit des objectifs peu respectueux des systèmes vivants. La difficulté à imiter ces systèmes, que ce soit dans leurs structures, leurs fonctions ou leurs constitutions – à la fois durables et recyclables – est également commentée. La conclusion porte sur les prospectives offertes par les robots bio-inspirés.

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KEYWORDS

bioinspired robotics   |   animal robots   |   plant robots   |   biobot   |   ethorobotics

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-s7711


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - MEYER (J.-A.), WILSON (S. W) -   Animat,  -  Scholarpedia, http://www.scholarpedia.org/article/Animat (2011).

  • (2) - MEYER (J.-A.), GUILLOT (A.) -   Biologically Inspired Robots.  -  In Siciliano B., Khatib O. (eds) Springer Handbook of Robotics. Springer, Berlin, Heidelberg (2008).

  • (3) - LAMBRINOS (D.), MOELLER (R.), LABHART (T.), PFEIFER (R) -   A mobile robot employing insect strategies for navigation.  -  Robotics and Autonomous Systems, 30, 39-64 (2000).

  • (4) - JAYARAM (K.), FULL (R. J.) -   Cockroaches traverse crevices, crawl rapidly in confined spaces, and inspire a soft, legged robot.  -  Proceedings of the National Academy of Sciences, 113 (8), 950-957 (2016).

  • (5) - BLUSTEIN (D.), ROSENTHAL (N.), AYERS (J.) -   Designing and Implementing Nervous System Simulations on LEGO Robots.  -  Journal of Visualized Experiments, (75) 50519 (2013).

  • ...

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