multigait

Un robot multigait est un robot équipé d'une conception mécanique et d'un logiciel de contrôle lui permettant de basculer entre au moins deux modes de locomotion distincts. Plutôt que d'être limitées à une seule démarche, ces machines peuvent modifier la façon dont leurs pattes ou leurs articulations se déplacent pour s'adapter au terrain, à la vitesse, au coût énergétique ou aux exigences de la tâche. Cette flexibilité est l'avantage principal: un quadrupède peut trotter rapidement sur un terrain plat, mais passer à une marche prudente lorsqu'il navigue sur des débris ou une pente où la précision du placement des pieds est plus importante que le rythme.

L'ingénierie commence au niveau des pattes et des articulations. Une plateforme multigait dispose généralement de suffisamment de degrés de liberté au niveau de la hanche, du genou et de la cheville pour exécuter différents schémas cinématiques sans modifications matérielles. Les actionneurs doivent être dimensionnés pour fournir le couple et la vitesse nécessaires pour toutes les démarches prévues; il s'agit généralement d'un compromis, car une démarche optimisée pour la puissance ne correspond pas à une démarche optimisée pour l'efficacité. Le contrôle est l'endroit où le vrai travail se produit: l'ordinateur embarqué contient des modèles cinématiques pour chaque démarche et sélectionne ou mélange entre eux en fonction des retours des capteurs provenant des forces de contact, des données IMU, de la classification du terrain ou d'une commande explicite de l'opérateur.

Modes de marche courants

Les quadrupèdes implémentent généralement des démarches statiques comme la marche lente ou la marche ondulante pour la stabilité sur un terrain incertain, des démarches dynamiques comme le trot ou le galop pour la vitesse sur terrain ouvert, et parfois des schémas de bond ou de saut pour des obstacles spécifiques. Les bipèdes utilisent des démarches de marche et de course, ajustant la cadence et la longueur de la foulée. Les hexapodes ont encore plus d'options: des démarches tripodes de type insecte, des ondes métachronales ou des séquences de type galop. La transition entre les démarches n'est pas instantanée; le contrôleur doit gérer le transfert pour éviter toute perte de stabilité ou de contact.

La conception multigait est coûteuse en complexité et en surcharge de contrôle. Elle exige plus de puissance de calcul pour gérer le changement d'état, plus d'entrées de capteurs pour détecter quand un changement est nécessaire, et des tests plus approfondis pour valider la stabilité à toutes les limites de mode. Elle est plus courante dans les plateformes de recherche et les robots militaires ou de recherche et sauvetage où le terrain est véritablement diversifié. Les plateformes commerciales s'engagent souvent sur une seule démarche bien réglée pour une enveloppe opérationnelle étroite, acceptant une adaptabilité moindre en échange de la fiabilité et d'une maintenance plus simple.

Le terme lui-même reflète le langage robotique plus ancien où la démarche était empruntée aux études de locomotion animale. Une seule démarche est déterministe et répétable; plusieurs démarches signifient que la même plateforme devient un généraliste. Le déploiement en conditions réelles a montré que même deux ou trois démarches bien choisies étendent considérablement la portée opérationnelle, bien que les gains de contrôle diminuent à mesure que d'autres options sont ajoutées.