L’ISIR a récemment mené des travaux sur l’auto-assemblage physique de robots Pogobot équipés d’un exosquelette carré imprimé en 3D. Ce design impose une orientation commune et permet un emboîtement mécanique passif : une excroissance frontale d’un robot s’insère dans un creusement arrière d’un autre, facilitant l’alignement et la formation de chaînes orientées. En plaçant plusieurs chaînes côte à côte, il est possible de former une grille bidimensionnelle de robots.
Un algorithme distribué simple, exécuté sur chaque robot et formalisable sous la forme d’un automate à états finis, permet cet assemblage. Des robots déjà connectés jouent le rôle d’ancres : ils émettent un signal local de recrutement (« viens te connecter »). Les robots libres se déplacent aléatoirement, détectent ce signal à courte portée, s’orientent vers la source et tentent l’insertion mécanique. Une fois connectés, ils deviennent à leur tour recruteurs et propagent une information de rang dans la chaîne, permettant de limiter la longueur maximale de celle-ci. Le nombre de robots par chaîne est fixé à l’avance.
Des expériences ont montré que ce mécanisme permet un auto-assemblage partiel, mais reste fragile et incomplet dans de nombreuses configurations. L’objectif de ce projet est d’analyser, reproduire et améliorer cet auto-assemblage par des modifications de l’algorithme distribué.
Le travail consistera principalement à :
- prendre en main le code existant de contrôle des robots ;
- formaliser l’algorithme sous forme d’automate à états finis ;
- évaluation et amélioration de l'algorithme (stratégie pour résoudre les problèmes d'alignement et d'insertion)
- concevoir et implémenter des variantes de l’algorithme (gestion du recrutement, arrêt de croissance, mobilité, robustesse aux erreurs) ;
- évaluer quantitativement la qualité de l’assemblage (taux de succès, complétude de la grille, temps d’assemblage).
Le projet sera réalisé par groupes de 2 étudiant·es. Le développement se fera en langage C avec l’API Pogobot, et les expérimentations auront lieu sur l’arène multi-robots de l’ISIR. L’objectif n’est pas d’optimiser le design mécanique, mais bien d’explorer les limites et améliorations possibles d’un auto-assemblage collectif reposant sur des règles locales simples. Les étudiant·es auront accès à l'arène multi-robots de l'ISIR et l'ensemble du développement et des démos devra être réalisé sur robots réels. Un serveur Mattermost permettra de communiquer avec l'équipe de l'ISIR travaillant avec le Pogobot.