Robotique et Systèmes Embarqués

La robotique, pour le moment ?, est l'ensemble des études et des techniques de conception et de mise en œuvre des robots effectuant des tâches déterminées en s'adaptant à leur environnement.

Les systèmes embarqués / l'informatique embarquée peut être défini comme un système électronique et informatique autonome, qui est dédié à une tâche bien précise. Jusqu'a peut dominé par machines avec des processeurs ARM ( et donc un système compilé pour arm - voir ubuntu arm ), mais Intel décide de lancer des processeurs (x86 - 64?) dans ce marché ( Intel Ion, et Intel ATOM "génération 2"-Z600 : "50 fois" moins gourmand, couplé a des DSP tout comme les systèmes embarqué avec ARM )¹⁾.

• Voir la page intelligence artificielle qui peut se recouper avec la robotique, même si c'est un domaine/science qui pour l'instant ne s'intéresse pas à la relation au monde physique ( contrairement à la robotique ).
• Voir également la domotique, pour des environnements intelligents, dans des habitats fixes²⁾.

Le metapacket "science-robotics" installera un ensemble d'outil disponible dans les dépots.

• L'entreprise Heartland Robotics annonce la production de son robot 'humanoïde' 'industriel' multifonction, avec des capacités de prise d'objet précise et en douceur, pour "4000 euro".
• Aldebaran Robotics (constructeur français du robot NAO) va réaliser le robot Humanoid Romeo, pour "Mars" ( taille approximative d'1m 50)

• Advanced Real-Time Linux

• Opencogbot ( video ). Opencogbot est déjà utilisé par une université en chine sur des robots nao. Mais Opencog-bot a besoin d'aide. Lire la campagne de financement, et les échéances du projet
  • Voir la distribution basée sur ubuntu : OpenCogBuntu (site), et également sur launchpad.
• OPENQBO : distribution basée sur ubuntu, des créateurs du robot QBO ( contient Julius, ROS, Opencv, Qbo GUI, Mysql pour le chatterbot, et Apache et ssh pour l'accès distant ).
• ROS (Robot Operating System) (site) (willow garage (google). 11 universités, et des industriels travaillant collaborative-ment sur le plus gros projet de robotique
• Urbi (portail communautaire) Créé par la société française Gostai. Open source, compatible avec ROS depuis juillet 2010. Équipe une quinzaine de robots sur le marché.
• CAS Robotics.

D'autres logiciels propriétaires et fermée existent, dans divers sphères de la société, et continuent également d'évoluer. ³⁾

• Il ne suffit pas de faire une IA forte, il faut faire une IA forte et qui soit Amicale ( concept de Friendly AI )
• La première IA forte aura une forte importance.
• Et la loi de moore est notre ennemi.
• L'éthique en intelligence artificielle
  • La réduction à long terme des risques catastrophiques de l'intelligence artificielle, l'Institut Singularity pour l'Intelligence Artificielle.

• OpenEmbedded
• Buildroot

Pour tablette pc et netbook :

• ubuntu et ubuntu arm

Pour téléphone portable

• Meego : Concurrent plus ouvert qu'android de google. Linux Foundation soutient MeeGo :
• Openmoko : téléphone libre, matériel et logiciel libre
• Voir aussi téléphonie

• OpenCV Open Computer Vision : (willow garage ( google ) )
• (neuflow) (xLearn
• SIOX : utilisé pour la robotique, l'amélioration de la vision 3D, extraction d'objet 2D et 3D (présent aussi dans gimp)

• A Dataflow Computer for Synthetic Vision Algorithms (Yale )
• “What and where: A Bayesian inference theory of attention.” (MIT : nouveau model mathématique pour l'attention visuelle, issus des neurosciences)
• An inexpensive 3D scanner for indoor mobile robots

Des FPGA (field-programmable gate array) adaptés sont utilisé pour le traitement de la vision en robotique :

• J1 Forth CPU : A la base du FPGA utilisé dans PR2 ( schemas )
• Le fpga du chercheur en vision robotique, Dr Culurciello.

La télédétection par laser ou LIDAR, acronyme de l'expression en langue anglaise « Light Detection and Ranging ». Plus précis qu'une simple caméra avec les algorithmes actuels, est utilisé actuellement sur la plupart des projets nécessitant de la précision (voitures automatiques, … )

• Sick Toolbox
• Open Lidar Project Le projet c'est attaqué au Neato Robotics XV-11 (aspirateur robot et précis) (video). Neato affirme que le capteur lui-même pourrait être fabriqué pour environ 30 dollar. Maintenant, actuellement, vous devez acheter l'ensemble du robot (pour 399 $), mais c'est encore avantageux pour un balayage lidar de 360 degrés avec une précision de 1 degré et 10 Hz fréquence de rafraîchissement. ( les lidars coutent plus de 1000 dollars pour le moment ).

• Dielmo Open LiDAR (site) est un logiciel libre sous licence GNU/GPL dédié à la gestion des données LiDAR. Il s'agit d'une extension au SIG libre gvSIG. Il permet d'ouvrir, de visualiser et d'analyser les données LiDAR. Il est capable de charger de grands volumes de données LiDAR (plusieurs centaines de Giga Octets) aux formats LAS et BIN, en les couplant avec d'autres types de données géographiques raster et vecteur. Dans un futur proche, il sera capable de générer des produits finaux (DSM, DTM, images d'intensité, etc…)

• Kinect (microsoft - xbox ) (Non-libre)

• playerstage (site)
• stage
• USARSim (site)
• RUR (site)
• Simbad (site)
• Webots (site)

• http://robocode.sourceforge.net/
• http://www.nerogame.org/

Train - ⁴⁾

• Train Director (site)

• robot player

• MRPT librairie pour "Simultaneous Localization and Mapping (SLAM), computer vision, and motion planning (obstacle avoidance)."
• OPML (# Open Motion Planning Library) (site)

• autopilot (site)

• Livingstone2 - Nasa - opensource

• lego_mindstorms_nxt_sur_ubuntu
• leJOS (firmware) (site)

• ROS adapté pour lego mindstorms
• Urbi pour Lego Mindstorms NXT

• The RoboCup Soccer Simulator (site)
• USARSim (site) RoboCup rescue virtual robot comp

Les besoins se situent à la jonction entre le biologique et le culturel, entre le corps et l'esprit, et mettent en jeu l'interaction entre l'individu et son environnement ( soit l'individu en tant que système ). Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories :

• Les besoins primaires, également appelés besoins élémentaires ou physiologiques, sont les besoins indispensables à l'Homme et à sa survie : se nourrir , respirer, se reproduire, se défendre … Secteur primaire (voir robotique en agriculture)
• Les besoins secondaires, également appelés besoins matériels, sont des besoins dont la satisfaction n'est pas vitale. Parmi eux on trouve le besoin de mobilité (voir automobile),de se vêtir, d'aller au cinéma, de rencontrer du monde,… c'est à dire de produire : Secteur secondaire (voir industrie et pme)
• Les besoins fondamentaux correspondent aux besoins proprement humains tels que aimer (amitié), entreprendre et collaborer, créer, imaginer, rêver, donner du sens (philosopher), être heureux, avoir de l'autonomie et de la maitrise sur son destin (politique), … Secteur Tertiaire, (voir Robotique de service )Culture libre

Voir également : Pyramide des besoins de Maslow

En plus du matériel d'électroménager déjà disponible et connu de tous, ces robots sont disponibles dès aujourd'hui.

Robot balaie / aspirateur / laveur / tondeuse ( possibilité de reprogrammer soi même : à mettre à jour) :

• Roomba : un précurseur (hackingroomba) (embedded linux)
• Eclean (asus) , abordable.
• CleanMate
• …

La PRG du MIT : Hacked iRobot Uses XBox Kinect to See The World, Obey Your Commands ( logiciel libre )

robot nettoyeur de piscine :

• Aquaproduct
• …

robot de soin animal

• Distributeur
• Litière

• Petit tour de l'électronique embarqué qui existe et conduit déjà pour nous.
• Google a des voitures autonome qui ont déjà enregistré 140,000 miles de conduite
• GM avait prévu de lancer des automobiles automatique en 2018, et abaisse le chiffre a 2015.
  • 2010 : nouveau prototype voiture segway électrique, avec habitacle et intelligent.
• Le concept car chinois 'leaf', écologique et automatisé, intelligent (video) (communiquant pour le trafic, et sans conducteur )
• German scientists see golden future for 'self-driving' cars (Update)

Exemples plus avancés :

• Université de Stanford (département robotique) : Une Audi TTS en autopilot pour la course/rally de Pikes Peak. ( Voir leur projet et course réussit des années précédentes : 2005 Grand Challenge organisé par la DARPA , 2007 Urban Challenge ) ( video )
• Driving From Italy To China ... With No Driver : fait par une équipe d'ingénieur italiens : le véhicule ira d'Italie en chine sans conducteur ( soit 13 000 kilomètre ) (video)

Du travail reste à faire pour garantir un niveau de qualité et de sécurité supérieur ou égale à un conducteur humain en milieu urbain ⁵⁾. C'est sur de bonnes voies. Pour les autoroutes le système est efficace : et en partie déjà en place.

Kit pour véhicule :

• Libre :
  • Des voitures libre (matériel et logiciel)
  • Équipement matériel HD ( caméra hd haute vitesse , machine informatique calibré ) + logiciel libre disponible dans cette page
  • → ROS : l'Université de Stanford utilise desormais ROS
  • …
• Non libre :
  • Ca existe, déjà vu ( recherche …)
  • …

Gps et réalité augmentée :

• Wikitude Drive (site) ( disponible pour android ) (video)

• Les voitures automatique pour les villes et la transformation des transports : Propose un plan incrémental, donnant des zones pour les voitures automatiques dans les villes. On remarque que le seul accident de la google car, c'est quand un chauffeur humain d'une autre voiture a rentré dans la google car quand elle était arrêté a un feu : les voitures automatique ( ou robotique ) auront la possibilité de communiquer entre eux et surement plus efficacement et a une vitesse supérieur que nos feux de signalisation : la cohabitation de voitures automatiques et non automatique en ville peut ne pas fonctionner, sur autoroute il y a moins de risque.

• Sur p2pfoundation
  • Également la Catégorie transport
• Exemples :
  • Open Moto X : une moto électrique de course opensource
• Sur openfarmtech

* PR, PR2 (Site :Willow garage) Robot Assistant Personal ⁶⁾ de Scott Hassan ( senior Google board member )

• Cellbot (site) (code) : votre téléphone et moins de 40 euro pour faire un robot. (video)

• Open Automaton Project (site)
• Leaf Project (site)
• RobotCub, including iCub (site)
• OpenRAVE (site)
• The Humanoid Project (site)
• e-puck mobile robot, an open-hardware, education oriented, mobile robot. (site)
• FlockBots

Mini robot :

• Open-source Micro-robotic Project, "swarm robot" (site)
• Qwerkbot, simple open source robot from Carnegie Mellon University (site)

Plus facile d'en acheter un déjà construit et d'ajouter ce qu'on veut ..

• DIY Helicopter (site)

Non libre :

• Avec caméra
  • Hawk Eye RC Chopper, Mini-hélicoptère radio-commandé avec caméra embarquée ( prix compétitif ) (video)
• Sans caméra

• Arducopter : Commercialisé bientôt annonce, fusion de deux projets open (video beta juin 2010) :
  • ArduIMU quadcopter ( site ) ( en video )
  • AeroQuad ( site )
• Quadcopter ( site )
• Wyvern Quadrotor Helicopter (site)

Non libre :

• AR.drone de Parrot : avec concept de jeu en réalité augmenté, contrôlable par un iPhone (video)

• Sparkyjr Mobile Telepresence (DIY - faites le vous même )
  • BrinBot : Ubuntu ( video ) ( Sergey Brin, co-founder of Google )

Non libre :

• Jazz de Gostai : version 'Research' programmable avec SDK Urbi compatible Ubuntu + logiciels du constructeur

Software linux , ubuntu compatible. Les prix sont élevés pour le moment⁷⁾, il est moins onéreux de faire un robot vous même pour le moment bien que surement moins "design" ("3000" euro, contre "300" euro pour un projet DIY).

• Nao ⁸⁾ (Linux + langage URBI - Naoforge )(en video)

• Qbo (thecorpora france) : projet open source, un robot domestique à intelligence artificielle fonctionnant sous Linux et doté en prime de Wi-Fi et de Bluetooth, capteur ultrason à l'avant pour détecter les obstacle.
• Rovio

• PC-BOT (diffèrentes version ) (linux ubuntu ) ⁹⁾
• Corobot ¹⁰⁾

• Roboware E3 (site) ¹¹⁾

MIT :

• Département "Robust Robotics Group" (RRG) (site) objectifs : «construire des robots sociaux qui peuvent rapidement apprendre ce que les gens veulent, sans être ennuyeux ou intrusif»,
  • Quadcopter controlé par la voix (Natural langage) dans un lieu auparavant mappé utilisant UBUNTU 8 ou 9 ¹²⁾.

Université de pennsilavenie :

• Quadrotor (video Manoeuvre extreme, video 2 : attraper et transporter ensemble) : Quadcopter rapide et ultra manœuvrable.

ETH Zurich (suisse) :

• Distributed Flight Array : Vehicles indépendant pouvant s'assembler (plus de puissance - plus d'autonomie),se coordoner, et voler. (en video)

• Voir également la page intelligence artificielle

• Forth Valley Royal Hospital, et un hôpital en écosse utilisant un grand ensemble de machines robotiques disponible dans le secteur de la santé : régulièrement les hôpitaux n'ont pas une vision global pour intégrer la robotique dans toutes ces possibilités mais la plupart des hôpitaux ont souvent un bon nombre de machine tout de même.
• Hospital To Lay Off Workers, Hires Robots Instead ( El Camino Hospital, Silicon Valley ) Selon un administrateur de l’hôpital cité dans l’article de BusinessWeek, les 19 TUGS effectuent l’équivalent d’ 1 million de dollars du travail humain par an, mais seulement pour un coûts de 350.000 dollars. Une réduction 65% ? Une réduction de 65% du coût du travail ? C’est très intéressant. ¹³⁾
• Opération médicale réalisée par robotique (bras robotisé et capteurs) (video surgical robot sur youtube)
• Un Robot fait des découvertes Scientifiques seuls.

Des robots sociaux sont utilisés pour réconforter ou donner de la compagnie au patients et personnes âgées :

• Paro, un robot en forme de phoque pour réconforter les patients

• Un projet européen pour faire des composant électronique très facilement : destiné aux "PME", et permettant la conception et la fabrication rapide de nouveaux micro-dispositifs électronique pour une utilisation dans des applications allant par exemple du diagnostic médical à des téléphones mobiles … (site)
• Voir aussi :
  • Circuit logique programmable : pour programmer de l'électronique ( en porte logique : pas en terme de programme informatique ).

La "Micro usine" tout comme la "Micro informatique" donne de nouvelles possibilités.

Libre :

• Des choses s'en rapproche, voir ci dessous, mais l'idée est là.

Non libre :

• Le commandement des opérations spéciales de l'armée américaine construit de huit "usines mobiles" qui peuvent rentrer dans des conteneurs de transport standard. Ces usines sont basées sur l'expérience réussie , le MPH.
• L'"industrie" : de la micro industrie en plus gros.

• RepRap (site) :Une imprimante 3D : pour produire tout ce qui est en plastique , la version 2 sera capable de produire de l'électronique
• Makerbot (site ) - Une imprimante 3D : pour produire tout ce qui est en plastique ( pour le moment ) :
  • Capacité de se reproduire / répliquer ( sauf pour l'électronique et la mécanique, moteurs … ).

• Voir des machines de production libre

Domaines :

• Robotique industrielle
• Chaine de montage
• gestion d'entrepôts, de stock, | d'approvisionnement, de fournisseur

Science :

• Automatique

• R2 ou Robonaut2 ( nasa - General motors ) Nasa Robotic Alliance : R2 sera utilisé dans l'espace (NASA) et par general motors dans ses usines d'assemblages pour son ROI. (video)
• AMARSi ( projet européen sur 4 ans¹⁴⁾ ), "développer des robots capables de développer des compétences manufacturières, ou autres, en interagissant dans un espace équipé de divers matériels. L'idée est d'imiter ce qui se produit entre humains dans un atelier où des travailleurs acquièrent progressivement de nouvelles compétences en imitant celui d'entre eux qui résout le mieux les problèmes posés à l'atelier. Des humains pourront intervenir au sein du groupe pour suggérer, le cas échéant, de nouveaux comportements que les capacités évolutionnaires encore limitées des robots ne leur permettraient pas d'acquérir avant de trop longs tâtonnements. "
• DLR : Robot allemand
• Asimo (v1 a 4 ) Honda ( video )

Liste :

• Libre
• Non libre :
  • Sur robots.com

• Robot kiwa ( utilisé par Diapers.com et Soap.com …) : nouveaux sites aux prix bas qui tirent les prix avec une gestion PARFAITE du stock ( en video ). ¹⁵⁾

Régulation température, eau , débit, niveau, temps : container, capteur, actionneur + Système de régulation = automatisation.

• wikipedia
• Vigne (exemple)

• La gestion automatisée d'une serre est "basique" est peu se faire sur un PIC ou un arduino : mais vous pouvez prendre un vrai système pour une gestion plus ergonomique, et avoir une meilleur gestion des informations.
  • Gestion température, humidité, aération, ensoleillement, arrosage. (divers capteurs et actionneurs)
  • Un Système robotisé pour récupérer la production ?

Exemple :

• Exemple de projet de serre, ici lié proche d'habitation. Du projet cité serre.
• Des entreprises proposent des serres bien agencés, avec de la culture verticale : également pour les particuliers. Voir projet vertical farm
• Des grandes villes ont des projets pour relocaliser la production agricole (projet de grand immeuble à paris ) dans un objectif de "développement durable".
• Robotic Hydroponic Greenhouse for vegetables for the Moon or Mars (uni arizona )

Voir aussi domotique.

Transformer une machine agricole (tracteur … ) en véhicule automatisé :

• Libre :
  • LifeTrac (site) : tracteur open source ( 20 000 euro au lieu de 150 000 euro, voir moins).
  • Sur le principe : un capteur gps + arduino ( ou par exemple une téléphone avec gps … pour ne pas citer android …), régulation de la direction : capteurs pour la direction des roues, actionneur pour la direction ; régulation de la vitesse …
  • …
• Non libre :
  • SOlution de la société trimble
  • …

Voir la page concernant les webcams ( v4l ) et autres supportées par ubuntu linux. (dans le cas d'un robot avec système linux embarqué)

Il existe également des cameras prévu pour la robotique(dans le cas d'un mini-système embarqué : ex: arduino ) :

• CMUCAM (opensource) (site)

• Surveyor's SVS board (compatible ubuntu)

• Arduino (Libre et opensource)

• Universités et communautés pédagogiques
  • Recherche "Robot", et Embedded System sur le moteur de recherche de l'OpenCourseWare Consortium
• Liste de Livres libre pour l'intelligence artificielle, la robotique, et sur les domaines de l'informatique (en→fr)

D'autres informations et sites, pour un business plan, ou pour vous.

• Les informations depuis un mois (delicious)
• Dernières publications des chercheurs sur arXiv.org

• RMLL 2010 : Robotique et logiciels libres : le robot humanoïde NAO. ( sur nao )
• nextbigfuture.com avec recherche robot
  • Stefan Schaal Interviewed by Sander Olson on Robotics and the Future of Robots : La robotique connaît une nouvelle vague de financement des gouvernements et de sources commerciales. Ce n'est qu'une question de temps avant que les robots deviennent omniprésents, et les pays ne veulent pas passer à côté de la révolution à venir. Nous assistons donc à des programmes de robotique qui se multiplient dans les Etats-Unis, en Europe et en Asie.
• Singularity Hub avec recherche robot
  • Robotics Industries: We’re Creating Jobs, Helping the Economy
• Robotcaliser : « Robotiser pour localiser la production en France »
• Les sujets Robots, du New York Times

• Vallée dérangeante / Uncanny valley : Effet (psychologique humain) d'Acceptation et a l'opposé de dégout du robot selon son apparence.
• Liste wikipedia : Open-source_robotics#Open-source_software

• Wikibot, un wiki francophone libre de la robotique
• http://www.robotcub.org/
• http://www.leafproject.org/
• Open source robotics toolkits ( IBM )

• Robotic institue

Contributeurs : Psychederic¹⁶⁾, …/