matière active et robotique en essaim: exploration du lien entre calcul morphologique et comportements collectifs

En robotique en essaim, la démonstration de comportements collectifs repose essentiellement sur la programmation logicielle des comportements des robots, les spécificités physiques des robots étant considérées comme des contraintes fixées au préalable. Pourtant, les travaux récents en physique dans le domaine de la matière active montrent que la morphologie des particules considérées permet déjà d'obtenir des comportements d'auto-organisation avec une capacité de calcul nulle (pour peu que les particules soient auto-propulsées).

Dans le cadre de ce stage, on souhaite aborder la conception de comportement pour la robotique en essaim d'un point de vue essentiellement morphologique, en modifiant la forme physique des robots pour observer la diversité des comportements possibles. Pour cela, on utilisera:

(1) un simulateur physique de particules de petites tailles, initialement développé pour la simulation de collisions entre pallets auto-propulsés, et validé par comparaison avec des expériences réelles impliquant plus d'un millier de pallets auto-propulsés où l'alignement entre particules émerge du fait des collisions répétées (ie. déplacement en essaim).

(2) un algorithme d'illumination (QD - quality diversity, Map-Elite) permettant d'explorer l'espace des solutions en fonction d'une mesure de performance et de descripteur comportementaux (alignement moyen, distance moyenne entre individus, densité, nombre de collisions, etc).

Après avoir identifié les comportements émergents des interactions physiques seules, on étudiera les possibilités offertes par la modulation du comportement par une action endogène (ex.: contrôle d'un moteur embarqué sur la particule). L'objectif plus général du stage étant de démontrer que l'on peut obtenir des comportements collectifs complexes avec un minimum de contrôle.

Enfin, si le temps le permet, on étudiera aussi la conception d'exosquelettes imprimés en 3D pour "habiller" des robots de type Kilobots (3cm de diamètre) afin de tester en situation réelle les effets de la morphologie sur les comportements collectifs d'un groupe de robots (nous disposons de >100 robots Kilobots au laboratoire).

Le stage aura lieu de février à juillet 2019 à l'ISIR, en collaboration avec le laboratoire Gulliver de l'ESPCI. Le stage s'inscrit dans le cadre du projet ANR "Morpho-functional Swarm Robotics" (2019-2022).

Lieu: 
ISIR, Sorbonne Université
Encadrant: 
Nicolas Bredeche
Co-Encadrant: 
Olivier Dauchot
Référent Universitaire: 
n/a
Attribué: 
No
Année: 
2 019
Deprecated: 
No

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