Comment des étudiants russes fabriquent des robots de rang mondial

Photographie de presse
Ce n'est pas la première année que de jeunes roboticiens russes remportent des prix dans des concours internationaux. Nous avons discuté avec trois gagnants du concours RoboCup de la façon de fabriquer le meilleur robot du monde, du déroulement des entraînements en robotique et de la manière d'apprendre à un robot à jouer de la flûte.

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La pandémie a accéléré l'introduction de robots dans tous les domaines de la vie – il semble que partout dans le monde, l’on a commencé à envisager des drones en remplacement des livreurs, à penser à des robots industriels qui iraient travailler et ne tomberaient pas malades, ainsi qu’à des robots médicaux qui pourraient prendre soin des personnes atteintes de Covid-19. La Russie n'est pas à la traîne : selon le rapport de la Fédération internationale de robotique, le pays se classe au deuxième rang du classement mondial des fabricants de robots de service. Ce n'est d’ailleurs pas la première année que des équipes russes remportent des prix à l’Olympiade mondiale de robots, la fameuse RoboCup.

Oleg Martchenko, 21 ans

Première place à l'Olympiade mondiale de robots 2017, catégorie senior principale, Novossibirsk, Team Binom (Ligue des robots)

En 2014, j'ai fait connaissance avec la Ligue des robots, j'ai commencé à participer à des concours et des compétitions de robotique. La sélection en Russie se fait en plusieurs étapes : d'abord l'étape locale (ville), puis l'étape régionale, puis l'Olympiade russe, puis nous avons des rassemblements d'entraînement fédéraux et au niveau mondial – l'Olympiade mondiale de robots.

En 2014, nous étions la onzième équipe à la sélection en Russie et nous n'avons pas réussi à entrer dans le top 10 pour poursuivre notre participation à la compétition. En 2015, nous étions déjà entrés dans l'équipe nationale, nous sommes allés à l’olympiade mondiale, c'était une raison sérieuse de ne pas abandonner ce que nous faisions. La première fois, nous n'étions même pas au milieu du classement, nous étions à la fin. Et nous avons commencé à préparer la prochaine olympiade mondiale en 2016.

Des robots entièrement autonomes sont censés y concourir. L'équipe les conçoit à l'avance, les programme et les lance sur le terrain en mode autonome, où le robot lui-même se déplace, navigue à l'aide de capteurs et manipule des objets. Nous ne pouvons ni approcher le robot, ni influencer d'une manière ou d'une autre son mouvement.

C'est-à-dire que tout ce que tu pouvais faire, tu l’as fait avant. Et donc, en 2016, nous sommes en finale de l’Olympiade mondiale. La prestation de notre robot débute, il y a une foule immense autour, des centaines d’appareils photo. Le robot démarre, commence à se déplacer, tout va bien, et à un moment donné, il quitte la ligne. Cela ne s’était jamais produit en entrainement, nous ne nous y attendions pas. Toute la salle a poussé un cri. Nous sommes rentrés chez nous et, bien sûr, nous étions très nerveux, à un moment donné nous avons décidé de tout laisser tomber, mais ensuite nous nous sommes assis et avons analysé toute la situation. Nous n'avions pas tenu compte du fait que la robotique diffère de la programmation en ce sens que le monde extérieur influe considérablement sur la situation.

Notre tâche en tant que développeurs et concepteurs était de nous assurer que le robot était prêt à affronter les influences extérieures de l'environnement : nous avons travaillé sur ce point toute l'année en 2017. Nous avons photographié avec le flash, donné des coups de pied au robot pendant la tentative, nous voulions nous assurer qu'aucune force extérieure n'affecterait notre résultat. En 2017, à l’olympiade mondiale, les astres se sont alignées, nous étions aussi préparés que possible, la tâche n'était pas facile, mais nous avons compris que nos concurrents ne pouvaient pas atteindre ce niveau de performance, même à une olympiade mondiale. Et en 2017, nous sommes devenus champions du monde.

Après cela, nous avons fait une pause, nous sommes allés à l'université, mais en 2018, nous avons décidé de répéter le succès et nous sommes allés à l’olympiade mondiale en Thaïlande. Ça n'a pas très bien marché, nous avons fini dans les 16 premières équipes de la catégorie senior, nous n’avons pas intégré le peloton de tête, dans lequel la différence se jouait à des fractions de seconde, alors que notre robot avait quelques secondes de retard. Cependant, nous avons été récompensés dans la nomination pour la meilleure solution dans la catégorie, ce qui est très bien.

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Vassili Dounaïev, 18 ans

Première place à l’Olympiade mondiale de robots 2018, catégorie ouverte, Senior High St. Petersburg, équipe de l'Université d'État en technologie de l’information, mécanique et optique de Saint-Pétersbourg (ITMO) et du Lycée présidentiel de physique et de mathématiques n°239.

Il existe plusieurs catégories à l'Olympiade mondiale de robots (WRO). Par exemple, une partie est lorsque vous avez une tâche claire et que vous vous mettez en compétition pour voir qui peut la remplir plus rapidement et mieux. Mais il y a aussi une catégorie créative. Son format est le suivant : vous disposez d'un compartiment d’exposition de 2 mètres sur 2 et de 5 minutes pour présenter votre projet.

Lorsque vous avez une tâche précise et claire, cela vous permet de vous réunir, de penser dans la même direction, il y a beaucoup de solutions originales et non standardisées. Et dans la catégorie créative, il y a toujours un esprit de compétition, mais vous êtes autorisé à penser de manière créative, à faire tout ce qui vous passe par la tête.

Je n'ai pas dès le premier coup décroché la première place dans la catégorie créative au WRO, nous avions participé déjà en 2014. L’olympiade a eu lieu à Sotchi, et j'ai pris la deuxième place dans la catégorie junior. Et ce n'est qu'en 2018 que nous avons pris la première place en Thaïlande dans la catégorie des seniors.

Nous avons alors décroché la première place en présentant un robot qui ramassait de façon autonome des fraises sur la plate-bande. Cela semble simple, mais en fait nous avions une caméra, et le robot, à l’aide d’un réseau neuronal, trouvait les baies, déterminait leur état, téléchargeait tout dans la base de données, l'utilisateur commandait cette baie par le biais de l'application, le robot allait et grâce à une poignée pneumatique en silicone souple cueillait la baie, l'emmenait à un drone, et le drone décollait. Cela semble simple, mais c'est en fait le résultat de beaucoup de travail, beaucoup de technologie a été mis en place. Non seulement il fallait faire fonctionner cela simultanément, mais il fallait aussi synchroniser des technologies complètement différentes.

Ensuite, nous avons créé un projet pour RoboCup in Stage – une fille robot humanoïde qui jouait de la flûte. Le robot, baptisée Elsa, joue vraiment de la flûte, en soufflant, en bouchant les trous avec ses doigts. Elle peut également entendre les accords que le guitariste joue, les reconnaître et composer sa propre mélodie dans cette tonalité, puis l'interpréter avec l'humain. C'est également un projet très fort d'un point de vue technologique. Des projets comme celui-ci développent l'imagination, ils nous aident à faire de sérieux progrès dans divers domaines de la robotique. Par exemple, la robotique douce [qui utilise des matériaux flexibles et facilement déformables permettant aux robots de s'adapter à différentes tâches, de la modélisation des créatures aquatiques à la chirurgie], un domaine très intéressant et prometteur à l'heure actuelle.

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Rodion Anissimov, 21 ans

Deuxième place à RoboCup@Work, étudiant de l'Université technique d'État de Moscou Bauman

J'étudie au département de robotique mécatronique SM-7, je suis le capitaine de l’équipe Bauman Robotics Club. Nous avons participé avec l'équipe aux compétitions de la RoboCup. Il y a deux catégories : dans la senior prennent part les étudiants, et il y a trois divisions. La première et initiale est ce avec quoi RoboCup a commencé, c'est le football de robots humanoïdes, la seconde est RoboCup@Home, où le robot doit résoudre des problèmes dans un véritable espace de vie, par exemple, l'année dernière nous avons eu une tâche dans un supermarché pour récupérer un panier de provisions. Et la troisième partie du concours, à laquelle nous participons, est RoboCup@Work, où l'on simule un entrepôt, dans lequel un robot de service doit disposer certains objets de la bonne manière sur des tables. Tous les objets sont d'abord disposés au hasard et le robot reçoit une tâche spécifiant de quelle table à quelle table un objet doit être déplacé, les objets eux-mêmes étant des écrous, des vis ou quelque chose en rapport avec la mécanique. Il y a aussi des tâches secondaires, par exemple, le robot doit lancer la bonne pièce à travers un trou.

C'est la deuxième année que nous participons à ces compétitions, nous nous sommes donc classés deux ans de suite à la deuxième place, juste derrière l'équipe de Singapour. J'aime le fait que cet événement soit davantage axé sur le développement de la robotique en tant que domaine scientifique. Les tâches sont à caractère scientifique et professionnel, et de nombreux domaines différents sont impliqués dans leur exécution. Les tâches comprennent un programme de navigation complet, quand une carte du lieu est créée avec un télémètre laser, et le robot doit naviguer en utilisant cette carte. Une caméra de vision stéréo est utilisée pour détecter les objets, et tout cela à l'aide de réseaux neuronaux.

Les équipes participantes partagent leurs expériences pendant les journées de compétition, parlent des solutions techniques et tout le code utilisé dans les robots est publié dans le domaine public. Cela est fait spécifiquement pour le développement de l'industrie. Différentes connaissances sont utilisées ici : la théorie des probabilités, l'algèbre linéaire, l'analyse mathématique – toutes ensemble.

En dehors de la RoboCup, je suis impliqué dans d'autres projets. Par exemple, l'année dernière, nous sommes allés à une conférence en Chine avec un projet sur l'utilisation des objets connectés dans la robotique de service. Là, pour un robot humanoïde de service, nous avons réalisé un système de contrôle complet et une interface permettant aux humains d'interagir avec le robot.

Cette interview a eu lieu dans le cadre du projet « Environnement des robots » organisé par le pavillon Robostation au parc VDNKh de Moscou, en coopération avec l'Association nationale des acteurs du marché de la robotique et la chaîne YouTube « PRO Роботов ». Chaque mercredi jusqu'à la fin décembre, le site officiel de Robostation et la chaîne « PRO Роботов » organisent des conférences en ligne auxquelles sont invités des experts en robotique du monde entier.

Dans cet autre article, faites la connaissance de ce mécanicien russe construisant une armée de robots en Sibérie.

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