I. Nao un robot humanoïde
1) L'évolution de la robotique depuis la roue aux robots humanoïdes
Dans la robotique, on peut distinguer plusieurs types de robots : les automates, l'intelligence artificielle, les rovers, les exosquelettes, les robots humanoïdes, les animats. Nous allons donc poursuivre avec l’évolution de ces technologies.
- La roue est le plus ancien ouvrage technique qui a marqué l'évolution de cette technologie humaine. Elle est apparue vers 3500 avant J.C sous forme de rondins de bois qui servaient à déplacer les lourdes pierres et aussi utilisée comme transport avec la création du traîneau.
- Il y a ensuite eu l'invention des clepsydres ou horloges à eau, la première mesure de temps inventé vers 1600 av J.C en Égypte. C'est un vase troué laissant couler l'eau et ayant une forme conique. Elles permettent de varier la pression exercée par l'eau au fur et à mesure de l'épuisement de l'eau qu'il contient. Ce vase dispose d'une graduation à l'intérieur pour pouvoir mesurer les intervalles de temps. La clepsydre (utilisée principalement la nuit) était un outil ayant une utilité identique au cadran solaire. L'horloge fait alors partie des premiers automates dont nous avons la trace.
- Le canard digérateur de Jacques de Vaucanson est un des automates les plus étonnants créé en 1738. Il est capable de boire, manger, digérer et cancaner tel un véritable animal. Il est alors possible de programmer ses mouvements par des pignons installés sur un cylindre fixe qui contrôle des baquettes qui se relie à ses pattes.
- La cybernétique est basée sur des automates auto-régulés qui ne se limitent pas par des mouvements préprogrammés mais surtout par leur interaction avec l'environnement qui les entour. Prenons quelques exemples: Le chien électrique de Hammond et Miessner (1915), celui de Phillidog de Henri Piraux ( 1928) , ainsi que le renard de Ducrocq (1953) sont capables de se déplacer en fonction de la luminosité d'un endroit grâce à leur capteurs optiques.
- En 1950, Alan Turing, fondateur du domaine de l'intelligence artificielle, a utilisé une méthode permettant de tester la présence de l’intelligence et de la conscience dans une machine dans le but de les rendre intelligentes. Le terme d'intelligence artificielle (IA) a été inventé en 1956 par John McCarthi. En 1943 l'ordinateur programmable a été la première invention dans ce domaine.
Les systèmes experts comme Dentral sont ensuite apparus en 1965, ce sont des programmes pouvant faire des diagnostics, des démonstrations mathématiques, etc.
- Dès les années 1960, les russes ont inventé ce qu'on appelle les rovers ou encore les astromobiles. Ces véhicules, complètement autonomes, sont développés pour explorer la surface de planètes, faire des mesures et prélever des échantillons. Les russes ont envoyé pour la première fois Lunokhod 1 sur la Lune. Ensuite la NASA a développé cette même idée, d'abord en 1970 par le programme Apollo (les premiers hommes sur la Lune), puis successivement par les envois de Sojourner en 1997 sur Mars et de Curiosity sur Mars également en 2012.
- Les animats, terme définit par Steven S. Wilson en 1985, sont des animaux artificiels ayant pour but d'avoir les mêmes mécanismes que le vivant.
- Le premier robot humanoïde nous aurait été légué par Léonard De Vinci.
En 1495, il présente ce robot : une armure ayant la capacité de
s'asseoir, relever sa visière et également bouger ses bras. Ainsi, le premier robot humain ayant une capacité à se déplacer (de manière relative) est celui de l'université de Waseda nommé WABOT-1 en 1973. De plus en plus d’humanoïdes sont apparus: WHL-11
de Hitachi en 1985, les premiers robots de Honda E0 à E6 (1986-1993) et
P1 à P3 (1992-1997), capables de marcher comme un humain et de monter des escaliers. Les humanoïdes n’arrêtent pas de se développer et d' évoluer. Le robot Asimo développé par Honda, est capable de courir 2000 mètres et la version sortie en 2011 peut sautiller sur un pied, courir à 9 km/h,
manipuler des objets délicatement par exemple remplir un gobelet, communiquer
en langage des signes. Nao développé par Aldebaran Robotics en 2005-2006 est autonome, programmable et forme une
plateforme pédagogique idéale pour la recherche et l'enseignement. D'autres humanoïdes ont été développés mais nous allons surtout détailler les capacités de ce dernier.
2) Description de Nao
Nao est un robot humanoïde créer en France et développé par Aldebaran Robotics, une société française spécialisée dans la robotique. Il est le robot le plus utilisé au monde dans le domaine éducatif et académique. En 2012, Le fondateur de cette entreprise a cédé ses parts à l'entreprise japonaise Softbank Robotics qui est aujourd'hui quasi intégralement le seul actionnaire avec 95% des parts d'Aldebaran Robotics.
Caractéristique technique
Comme on peut voir sur l'image au dessus, Nao est doté de plusieurs capteurs qui lui permet d'avoir des capacités incroyables. Allons donc détailler cela:
- Sa tête
-1 capteur tactile pour interagir avec lui manuellement.
-4 microphones qui lui permet d'entendre d'où vient un son ainsi pour comprendre ce qu'on lui dit. -2 haut-parleurs pour parler, mettre de la musique, etc... -2 caméras HD qui lui sert à reconnaissance de visages, pour imiter, lire des livres etc... -Ses yeux sont lumineux, et peut changer de couleurs pour exprimer ses émotions, lorsqu'il joue avec les enfants.
- Son buste
-4 sonars qui lui sert pour détecter les objets devant lui. -1 batterie qui lui permet d'avoir une autonomie de 90min.
- Ses membres
-Nao peut plier ses coudes, genoux, poignets, hanches de 15 à 25 degrés; ses doigts sont souples et peuvent prendre des objets. -2 pare-chocs sur ses pieds pour détecter les objets qui se trouvent sur son passage. -1 capteur tactile sur sa main. -2 gyromètres -1 accéléromètre sur trois axes. -8 capteurs de pression.
- Système
fiche technique
Un robot de 58cm pesant 5kg, renferme en lui une batterie d'une autonomie de 90 min. Avec sa forme humanoïde, il est programmable et peut interagir naturellement car il est doté de 7 sens :
- Il peut bouger et peut s'adapter au monde qui l'entoure et a une capacité de mouvement de 25 degrés ainsi qu'une centrale inertielle qui lui permet de garder son équilibre.
- Il a une capacité de sentir et de se repérer dans son environnement grâce à ses multiples capteurs situés sur son corps (sa tête, ses bras, ses pieds et ses sonars)
- Nao peut entendre et parler aux humains de manière naturelle grâce à ses 4 micros directionnels et hauts parleurs. Il peut aussi comprendre plusieurs langues.
- Équipé de 2 caméras (ses yeux), Nao peut voir en filmant son environnement et cela l'aide à reconnaître les formes, les objets. Nao a également une capacité de reconnaissance faciale.
- Il est également capable de penser et de reproduire les comportements humains.
- Il peut se connecter à plusieurs modes de connectivités (WIFI, Ethernet) pour accéder à internet de manière autonome.
- Sans oublier que Nao est fait pour être personnalisé, c'est à dire enrichir sa personnalité, utiliser d'autres capacités, ajouter du contenu, et même développer de nouveaux savoirs faire.
Nous avons ici une vidéo récapitulative des caractéristiques et de la fiche technique de Nao.
3) Avantages et inconvénients
a) Avantages
-Nao est un succès auprès des enfants malades, des personnes âgés ainsi que des grandes écoles.
-C'est un outil interactif et éducatif pouvant parler 8 langues différentes.
-Le fait qu'il soit humanoïde le rend avantageux car il peut entendre, parler etc.
-NAO est le robot humanoïde le moins cher du marché.
-NAO a un visage qui le rend très humain et plait ainsi au public.
-NAO est facilement programmable.
-Une personne n'ayant aucune qualification en informatique peut utiliser NAO. Avec le logiciel ZORA, toute personne peut programmer facilement le robot. Les mises à jour se font automatiquement. De plus Aldebaran et Zora Bots s'occupent de la maintenance du robot et font les mises à jours si besoin.
b) Inconvénients
-Nao coûte cher (entre 2000 à 8000€) et cela empêche le grand public d'en avoir, ainsi seules les grandes entreprises, grandes écoles, etc peuvent s'en procurer.
-Sa batterie qui n'est autonome que 90 minutes pourrait l'empêcher de faire une longue durée de tâche surtout qu'il est assez lent.
-Malgré le fait que Nao soit apte à ressentir les émotions des enfants, personnes âgées, cela ne peut pas changer ni remplacer celles de l'Homme. Une personne aura toujours besoin d'une autre.
-NAO a une démarche très mécanique et une voix métallisée, le rendant moins humain.