Un robot est un dispositif mécatronique (alliant mécanique, électronique et informatique) conçu pour accomplir automatiquement des tâches imitant ou reproduisant, dans un domaine précis, des actions humaines. La conception de ces systèmes est l’objet d’une discipline scientifique, branche de l’automatisme nommée robotique.
Le terme robot apparaît pour la première fois dans la pièce de théâtre (science-fiction) R. U. R. (Rossum’s Universal Robots), écrite en 1920 par l’auteur Karel Čapek. Le mot a été créé par son frère Josef à partir du mot tchèque « robota » qui signifie « travail, besogne, corvée ».
Les premiers robots industriels apparaissent, malgré leur coût élevé, au début des années 1970. Ils sont destinés à exécuter certaines tâches répétitives, éprouvantes ou toxiques pour un opérateur humain : peinture ou soudage des carrosseries automobiles. Aujourd’hui, l’évolution de l’électronique et de l’informatique permet de développer des robots plus précis, plus rapides ou avec une meilleure autonomie. Industriels, militaires ou spécialistes chirurgicaux rivalisent d’inventivité pour mettre au point des robots assistants les aidant dans la réalisation de tâches délicates ou dangereuses. Dans le même temps apparaissent des robots à usages domestiques : aspirateur, tondeuses, etc.
L’usage du terme « robot » s’est galvaudé pour prendre des sens plus larges : automate distributeur, dispositif électro-mécanique de forme humaine ou animale, logiciel servant d’adversaire sur les plateformes de jeu, bot informatique.
Étymologie
Le terme robot est issu des langues slaves et formé à partir du radical rabot, rabota (работа en russe) qui signifie travail, corvée que l’on retrouve dans le mot Rab (раб), esclave en russe. Ce radical présent dans les autres langues slaves (ex. : travailleur = robotnik en polonais, работнік en biélorusse, pracovník en tchèque) provient de l’indo-européen *orbho- qui a également donné naissance au gotique arbais signifiant besoin, nécessité, lui-même source de l’allemand Arbeit, travail.
Il fut initialement utilisé par l’écrivain tchécoslovaque Karel Čapek dans sa pièce de théâtre R. U. R. (Rossum’s Universal Robots), écrite en 1920. Cette pièce fut jouée pour la première fois en public au Théâtre national à Prague le 25 janvier 1921. Bien que Karel Čapek soit souvent considéré comme l’inventeur du mot, il a lui-même désigné son frère Josef, peintre et écrivain, comme étant l’inventeur réel du terme.
Ainsi certains assurent que le mot robot fut d’abord utilisé dans la courte pièce Opilec de Josef Čapek (The Drunkard), publiée dans la collection Lelio en 1917. Selon la Société des frères Čapek à Prague, ce serait néanmoins inexact. Le mot employé dans Opilec est automate, alors que c’est bien dans R.U.R. que le mot robot est apparu pour la première fois.
Alors que les « robots » de Karel Čapek étaient des humains organiques artificiels, le mot robot fut emprunté pour désigner des humains « mécaniques ». Le terme androïde peut signifier l’un ou l’autre, alors que le terme cyborg (« organisme cybernétique » ou « homme bionique ») désigne une créature faite de parties organiques et artificielles.
Quant au terme robotique, il fut introduit dans la littérature en 1942 par Isaac Asimov dans son livre Runaround. Il y énonce les « trois règles de la robotique » qui deviendront, par la suite, dans les œuvres de sciences fiction les Trois lois de la robotique.
Composition d’un robot
Un robot est un assemblage complexe de pièces mécaniques, électro-mécanique ou pièces électroniques. L’ensemble est piloté par une unité centrale appelée « système embarqué » : une simple séquence d’automatisme, un logiciel informatique ou une intelligence artificielle suivant le degré de complexité des tâches à accomplir. Lorsque les robots autonomes sont mobiles, ils possèdent également une source d’énergie embarquée : généralement une batterie d’accumulateurs électriques ou un générateur électrique couplé à un moteur à essence pour les plus énergivore.
Les capteurs
Les principales sortes de capteurs sont :
- Les sondeurs (ou télémètres) à ultrason ou Laser. Ces derniers sont à la base des scanners laser permettant à l’unité centrale du robot de prendre « conscience » de son environnement en 3D.
Les caméras sont les yeux des robots. Il en faut au moins deux pour permettre la vision en trois dimensions. Le traitement automatique des images pour y détecter les formes, les objets, voire les visages, demande en général un traitement matériel car les microprocesseurs embarqués ne sont pas assez puissants pour le réaliser.
Les roues codeuses permettent au robot se déplaçant sur roues, des mesures de déplacement précises en calculant les angles de rotation (information proprioceptive)
Les circuits électroniques
Les microprocesseurs ou les microcontrôleurs sont des éléments essentiel du système de pilotage d’un robot. Ils permettent l’exécution de séquences d’instruction ou de logiciels commandant la réalisation d’actions ou de fonctions du robot. On trouve souvent, dans les robots de petite taille, des composants à très faible consommation électrique, car ils ne peuvent emporter que des sources d’énergie limitées.
Les actionneurs
Les actionneurs les plus communs sont :
- des moteurs électriques rotatifs, qui sont fréquemment associés à des réducteurs mécaniques à engrenages.
- des vérins pneumatique, plus rarement hydraulique, alimentés par une pompe et permettant des actions toniques.
Un actionneur est le constituant d’un système mécanique (exemple : bras, patte, roue motrice…) réalisant une action motrice suivant un degré de liberté. Il anime les interfaces haptiques réalisant les actions de saisies d’objets dans les applications de télémanipulation.
Adaptation à son environnement
Une certaine capacité d’adaptation à un environnement inconnu peut, dans les systèmes semi-autonomes actuels, être assurée pourvu que l’inconnu reste relativement prévisible : l’exemple déjà opérationnel du robot aspirateur en est une bonne illustration : le logiciel qui pilote cet appareil est en mesure de réagir aux obstacles qui peuvent se rencontrer dans une habitation, de les contourner, de les mémoriser. Il sauvegarde le plan de l’appartement et peut le modifier en cas de besoin. Il retourne en fin de programme se connecter à son chargeur. Il doit donc fournir une réponse correcte au plus grand nombre possible de stimulations, qui sont autant de données entrées, non par un opérateur, mais par l’environnement.
L’autonomie suppose que le programme d’instructions prévoit la survenue de certains événements, puis la ou les réactions appropriées à ceux-ci. Lorsque l’aspirateur évite un buffet parce qu’il sait que le buffet est là, il exécute un programme intégrant ce buffet, par exemple les coordonnées X-Y de son emplacement. Si ce buffet est déplacé ou supprimé, le robot est capable de modifier son plan en conséquence et de traiter une zone du sol qu’il ne prenait pas en compte jusqu’alors.
