Définition des robots : évolution et avenir de la robotique

Les robots, c'est quoi ?

Nous connaissons tous le terme « robot » et l'utilisons volontiers dans nos conversations quotidiennes. Mais savons-nous ce qu'il signifie vraiment ? Prenons un moment pour approfondir la définition d'un robot. Est-ce aussi simple qu'il n'y paraît ou cela remet-il en question notre compréhension ?

Figure 1 : Image d'un robot humanoïde générée par l'IA. (Source de l'image : Aswin Babu)

À la base, un robot est une machine programmable capable de détecter, de traiter des informations et d'exécuter des tâches de manière autonome ou avec un certain niveau d'aide humaine. Contrairement aux outils traditionnels, les robots peuvent s'adapter à leur environnement et effectuent souvent des tâches répétitives ou dangereuses, nous libérant ainsi pour des travaux plus créatifs. On croit souvent à tort que les robots ont toujours une apparence humaine (Figure 1), mais ce n'est pas toujours le cas. Nous reviendrons plus tard sur les robots humanoïdes, où ce concept devient réalité.

Petit retour en arrière : l'histoire de la robotique

Si l'on se penche sur l'étymologie du mot « robot », il trouve son origine dans une pièce de théâtre tchèque de Karel Čapek de 1921, « Rossum's Universal Robots » (du mot tchèque « robota » qui signifie « travail forcé »). Cependant, on attribue à l'auteur de science-fiction Isaac Asimov l'invention du mot dérivé « robotique ». Il est apparu dans le récit de science-fiction Runaround (Cercle vicieux) d'Isaac Asimov (1942). Runaround contenait également les célèbres trois lois de la robotique d'Isaac Asimov (Figure 2). Tout comme d'autres technologies révolutionnaires, la robotique s'est également inspirée de la fiction, transformant des concepts imaginatifs en réalité.

Figure 2 : Illustration des trois lois de la robotique. (Source de l'image : Dreamstime.com)

Quelques avancées dans le domaine de la robotique

Passant de la fiction à la réalité, c'est au cours de la révolution industrielle que l'on a assisté aux premiers pas des automates, des dispositifs mécaniques conçus pour simplifier les tâches répétitives. Le concept d'automate remonte aux mythes antiques, comme l'histoire grecque de Talos qui mettait en scène un automate géant en bronze. Le canard de Vaucanson (Figure 3) était un automate impressionnant : l'oiseau mécanique se dandinait à la recherche de nourriture, ramassait des graines, puis les avalait. Il était impossible de faire la différence avec un vrai oiseau.

Figure 3 : Intérieur du canard de Vaucanson (automate). (Source de l'image : Scientific American, volume 80, numéro 03, janvier 1899)

La véritable avancée dans le domaine de la robotique a eu lieu en 1954 lorsque George Devol a créé l'Unimate (Figure 4), le premier robot programmable. Il a changé à jamais le secteur de la fabrication, en particulier dans l'industrie automobile.

Figure 4 : L'Unimate servant un café à un humain, 1967. (Source de l'image : Wikipédia)

Vous souvenez-vous d'ASIMO au début des années 2000 (Figure 5) ? Le robot humanoïde créé par Honda nous a rapprochés un peu plus des rêves de science-fiction. Impossible non plus d'oublier Sophia, la première citoyenne robot au monde. L'Arabie saoudite lui a accordé la citoyenneté en 2017, marquant ainsi une étape importante dans le domaine de la robotique. Quant au robot Atlas de Boston Dynamics, avec son système hydraulique avancé et ses 28 degrés de liberté, il fait preuve d'une mobilité remarquable et prouve que les robots peuvent aider dans les environnements dangereux.

Figure 5 : ASIMO jouant au football avec Barack Obama. (Source de l'image : Jim Watson/Getty Images)

Spot (Figure 6), robot quadrupède conçu pour être polyvalent et adaptable, est une autre création remarquable de Boston Dynamics. Aujourd'hui, grâce à l'IA et à l'apprentissage automatique, les robots peuvent se déplacer dans des environnements complexes, prendre des décisions et même apprendre grâce à l'expérience.

Figure 6 : Spot de Boston Dynamics en action. (Source de l'image : Boston Dynamics)

Les différents types de robots que nous construisons et utilisons

Les robots ne sont pas seulement des géants industriels ou des concepts futuristes, ce sont des outils qui peuvent prendre vie dans nos ateliers. Voici un aperçu des principaux types de robots.

1. Robots industriels : ce sont les bourreaux de travail des usines, qui effectuent des tâches comme le soudage, la peinture et l'assemblage. Les robots collaboratifs, ou « cobots », travaillent en toute sécurité aux côtés des humains, rendant la fabrication plus flexible et plus sûre. Ils existent en différentes tailles et capacités, mais entrent principalement dans la catégorie des bras robotiques (Figure 7). Pour une version miniature du mécanisme de bras robotique disponible actuellement, jetez un œil au kit robot AGILUS KR 6 R900-2 de KUKA.

Figure 7 : Bras robotique industriel assemblant un bloc-cylindres. (Source de l'image : Kuka Robotics)

2. Robots de service : qu'il s'agisse de passer l'aspirateur chez soi ou d'assister les chirurgiens, les robots de service rendent la vie plus facile et plus efficace. Dans le domaine de la santé, ils aident même les médecins à réaliser des opérations chirurgicales de précision. Le système chirurgical robotique Da Vinci peut être considéré comme un pionnier dans le domaine des chirurgies robotiques télémanipulées (Figure 8).

Figure 8 : Équipement de chirurgie robotique télémanipulé. (Source de l'image : MADvertise/Shutterstock)

3. Robots mobiles : ces robots peuvent se déplacer ! Pensez aux drones autonomes, aux rovers et aux robots sur roues ou sur pattes qui explorent les environnements difficiles, depuis les entrepôts jusqu'à la planète Mars. Ces robots sont capables de se déplacer sur terre, dans l'eau et dans l'air. Ils peuvent fonctionner dans différents modes, comme la téléopération manuelle, la téléopération supervisée (où ils peuvent éviter les obstacles, mais sont contrôlés par les humains) ou le mode de navigation purement autonome.

Les robots mobiles autonomes (AMR) (Figure 9) peuvent se déplacer seuls grâce à des algorithmes avancés comme la localisation et la cartographie simultanées (SLAM ou des techniques de navigation basées sur des cartes. Ils peuvent détecter les obstacles, trouver le chemin le plus court à l'aide d'une carte et contourner les obstacles pour aller d'un point A à un point B, et ce, sans intervention humaine. Ils peuvent même transporter des bras robotiques ou d'autres outils pour manipuler le monde qui les entoure. Consultez cet article de blog sur les robots mobiles autonomes ou cette vidéo pour en savoir plus.

Figure 9 : Robot mobile multi-étages Hermes de SLAMTEC. (Source de l'image : Slamtec)

4. Robots humanoïdes : les humanoïdes sont des robots qui ressemblent à des humains. Ils ont l'avantage de mieux manipuler le monde qui les entoure, car nous, les humains, avons tout conçu pour permettre l'accès à partir d'un format humain. Les robots humanoïdes, comme Atlas de Boston Dynamics, Asimo de Honda ou encore Sophia, ne sont pas seulement agréables à regarder, mais ils repoussent également les limites de la mobilité et de l'interaction. Même si les humanoïdes sont encore en pleine évolution, les applications potentielles sont considérables, en particulier dans des domaines comme les soins, l'éducation et l'automatisation des tâches ménagères.

5. Robots sociaux (Figure 10) : ces robots sont conçus pour interagir avec nous sur le plan émotionnel. Ils constituent des compagnons pour les personnes âgées, des tuteurs pour les enfants et même des assistants pour le service client. Ils associent de manière incroyable l'IA à un comportement digne d'un humain. Certains robots sociaux peuvent également entrer dans la catégorie des humanoïdes, mais ce n'est pas toujours le cas.

Figure 10 : Robot social Jibo en pleine interaction avec un enfant. (Source de l'image : devicedaily.com)

Outre ces catégories au sens large, il existe les robots en essaim, les robots souples, les exosquelettes et les prothèses robotiques, pour ne citer que quelques autres systèmes robotiques. Les robots en essaim sont des robots miniatures qui travaillent ensemble en grands groupes, imitant le comportement des insectes sociaux comme les fourmis ou les abeilles pour accomplir des tâches complexes. Les robots souples sont fabriqués à partir de matériaux flexibles, ce qui leur permet de se déplacer dans des espaces restreints et d'interagir en toute sécurité avec les humains. Les exosquelettes sont des combinaisons robotiques corporelles qui améliorent la force et la mobilité humaines, souvent utilisées dans l'industrie et la rééducation. Les prothèses robotiques sont des membres artificiels avancés qui restaurent la fonctionnalité des personnes amputées et leur offrent ainsi une meilleure qualité de vie.

Comment la robotique change-t-elle notre monde ?

Les robots ont déjà un impact considérable sur nos vies. Dans le domaine de la fabrication, ils simplifient les processus et rendent les lieux de travail plus sûrs. Dans les soins de santé, ils apportent leur aide dans tous les domaines, de la chirurgie à la rééducation. L'agriculture est un autre domaine où la robotique se développe, en automatisant des tâches comme la plantation, la récolte et la surveillance des cultures pour aider à nourrir le monde.

N'oublions pas le rôle vital qu'ils jouent dans les environnements dangereux. Les robots s'occupent du désamorçage des bombes, explorent les fosses sous-marines et gèrent même les matières nucléaires.

Les défis de la robotique

Bien sûr, tout n'est pas tout rose. Il reste encore des défis de taille à relever :

• Mobilité et dextérité : il n'est pas facile de faire bouger les robots comme des humains ou de les faire évoluer sur des terrains difficiles. Les ingénieurs travaillent constamment à améliorer leur équilibre, leur souplesse et leur contrôle. Oui, nous avons encore des défis à relever pour permettre aux robots de traverser tous les terrains qu'un humain peut traverser, comme la neige, les flaques d'eau, les montagnes et les escaliers. Cependant, si l'on remonte dans l'histoire, le simple fait de marcher sur deux pieds constituait déjà un défi pour les robots. Pourtant, il existe aujourd'hui des robots comme « Atlas » qui peuvent faire du parkour (Figure 11) et des saltos arrière. Cela prouve que nous progressons, et ce n'est qu'une question de temps avant de voir un robot capable de parcourir tous les terrains, et ce, de manière parfaitement autonome.

Figure 11 : Robot Atlas de Boston Dynamics en train de faire du parkour. (Source de l'image : Boston Dynamics)

Perception et prise de décision rapide : les robots doivent traiter des données sensorielles et prendre des décisions en une fraction de seconde. Les véhicules autonomes sont un excellent exemple : ils doivent détecter les obstacles et prédire leur trajectoire avec précision. C'est un problème difficile, mais nous faisons des progrès. Les avancées liées à la 5G et aux réseaux à faible latence ont en effet ouvert de nouvelles possibilités pour le traitement à distance, ce qui permet aux robots de décharger les calculs complexes vers du matériel plus puissant qu'ils ne peuvent pas transporter eux-mêmes.

Considérations éthiques : à mesure que les robots se généralisent, nous devons prendre du recul. Comment gérer le remplacement des emplois, les préoccupations en matière de protection de la vie privée et l'utilisation éthique de l'IA ? Après la singularité technologique (Figure 12), où les machines surpassent l'intelligence humaine, certaines ambiguïtés demeurent. D'une part, il y a la crainte d'un Armageddon de l'IA, où des machines super-intelligentes incontrôlables pourraient représenter un risque pour l'humanité. D'autre part, il y a l'espoir que l'IA puisse devenir un compagnon bienveillant, pour nous aider à résoudre des problèmes critiques comme la crise climatique. L'avenir reste incertain et dépend en grande partie de la manière dont nous développerons et réglementerons ces technologies avancées.

Figure 12 : Représentation de deux scénarios possibles après la singularité technologique. (Source de l'image : générée par l'IA)

Quelles sont les perspectives pour la robotique ?

L'avenir s'annonce passionnant. Nous nous dirigeons vers un monde où les robots seront nos partenaires dans tous les domaines. Qu'il s'agisse d'aider sur les lieux de travail, d'explorer des territoires inconnus ou de divertir et de tenir compagnie, les possibilités sont infinies.

• IA plus intelligente : l'apprentissage automatique ouvre de nouvelles possibilités. Les robots du futur seront capables d'effectuer des tâches plus complexes et même de résoudre des problèmes de manière créative. Imaginez un robot qui apprend et s'améliore à chaque fois qu'il travaille avec vous !
• Collaboration homme-robot : l'atelier du futur verra des robots et des humains travailler côte à côte, chacun exploitant ses points forts. Les cobots (robots collaboratifs) se chargeront des tâches répétitives ou risquées, ce qui nous permettra de nous concentrer sur les aspects créatifs et stratégiques.
• Exploration spatiale : des robots explorent déjà Mars, et ce n'est qu'un début. Les robots pourraient un jour aider à construire des structures sur d'autres planètes. N'est-ce pas fantastique ?

Dernier point de réflexion : pourquoi nous construisons des robots

Les robots sont plus que de simples machines, ils témoignent de l'ingéniosité et de la créativité humaines. Que vous soyez débutant ou que vous repoussiez les limites du possible, la robotique offre des possibilités infinies d'apprendre, d'innover et de faire la différence. Alors continuons à construire, à expérimenter et à rêver tout en étant responsables des implications futures de ces développements. Les possibilités sont illimitées et, espérons-le, le meilleur reste à venir.

Lectures complémentaires :

• Robot: You Keep Using That Word But It Doesn't Mean What You Think It Means | Hackaday
• The Curious Origin of the Word 'Robot' – Interesting Literature
• Robot | Definition, History, Uses, Types, & Facts | Britannica
• AI Armageddon and the Three Laws of Robotics
• The Ultimate Timeline of Artificial Intelligence Technology · AIPRM
• Singularité technologique - Wikipédia