Les robots peinent encore à accomplir seuls les tâches ménagères

Chaque fois que l'humanité pense approcher de l'ère des robots domestiques, de nouvelles recherches montrent le chemin qui reste à parcourir. Certes, de grands progrès sont déjà visibles dans certains domaines, mais réunir tout cela sur une plateforme matérielle capable de travailler de manière autonome semble encore lointain. 

En juin 2021, des chercheurs de l'université de Brême ont présenté à ICRA 2021 un rapport sur leur « marathon domestique expérimental avec des robots ». Dans cette expérience, le robot PR2 devait d'abord dresser une table pour un petit-déjeuner simple, puis débarrasser la table, afin que les chercheurs puissent évaluer les aspects de passage à l'échelle et de robustesse des manipulations mobiles.

On pourrait penser que les robots devraient facilement venir à bout d'une telle tâche, mais c'est en réalité encore un problème sérieux.

La tâche du PR2 consistait à préparer le petit-déjeuner en apportant sur la table à manger un bol, une cuillère, une brique de lait et une boîte de céréales. Après le repas, le robot devait placer la vaisselle lavable dans le lave-vaisselle, remettre la boîte de céréales à sa place de rangement et jeter la brique de lait à la poubelle. 

Tous les objets diffèrent par leur forme et leur apparence, et le PR2 ne reçoit que des descriptions symboliques de l'emplacement des objets (dans le réfrigérateur, sur l'étagère). Le scénario est très réaliste, mais en même temps complexe, c'est pourquoi le robot a besoin de 90 minutes pour le terminer.

Les chercheurs ont été impressionnés par le bon travail de perception, de planification des mouvements, de préhension et d'élaboration de stratégie. Il faut garder à l'esprit qu'il s'agit de 90 minutes d'autonomie complète pour accomplir des tâches relativement complexes dans un environnement qui n'est que partiellement structuré et, dans une certaine mesure, optimisé pour le robot. 

En fait, sur cinq essais, le robot a réussi à dresser la table cinq fois. Il n'était pas parfait : le PR2 rencontrait des difficultés particulières à saisir des objets complexes, comme une cuillère, mais la structure conçue par les chercheurs pouvait se rétablir après chaque échec, en ajustant les paramètres et en répétant l'action ratée. 

À long terme, les échecs et la capacité à s'en relever sont même plus utiles que l'absence totale d'échecs. La tâche de débarrassage était plus difficile pour le robot : lors de deux des cinq essais, il a subi des défaillances irréparables. 

Le rapport indique : « Débarrasser la table était plus difficile que la dresser, en raison de l'utilisation du lave-vaisselle et de la difficulté à saisir latéralement des objets situés loin du bord de la table. Lors de deux des cinq essais, nous avons rencontré une erreur irréparable. Dans l'un des essais, en raison de l'instabilité de la trajectoire de préhension et du fait que le robot ne la suivait pas parfaitement, les doigts du PR2 ont repoussé la brique de lait pendant la saisie, ce qui a conduit à une prise très instable ».

« Au final, la boîte est tombée au sol pendant la phase de transport. Bien que, lors du dressage de la table, le robot ait pu ramasser une tasse renversée et l'apporter avec succès à la table, il était impossible pour le PR2 de soulever du sol la brique de lait. Une autre erreur irréparable a été que la grille du lave-vaisselle s'est coincée dans un doigt du PR2. Une autre défaillance grave s'est produite lors du rangement de la boîte de céréales dans un placard vertical, ce qui était délicat, car le robot devait monter très haut. Lorsque la pince s'est ouverte, la boîte est tombée au sol et a été écrasée à la fermeture du tiroir »

Bien que le rapport accorde beaucoup d'attention à ces défaillances, il ne faut pas oublier que son fonctionnement entièrement autonome pendant 90 minutes reste impressionnant. Les chercheurs se sont engagés à mener une telle expérience et ont placé leur robot dans un environnement pratique, pour qu'il accomplisse des tâches concrètes en pleine autonomie pendant une longue période. 

Les robots évoluant dans des environnements réels, comme les foyers, ont besoin d'une quantité énorme de connaissances variées pour accomplir leurs tâches. Ces connaissances sont difficiles à acquérir. L'une des façons naturelles d'y parvenir est l'apprentissage à partir de démonstrations humaines. De nos jours, la technologie de réalité virtuelle devient très populaire et accessible. 

Les systèmes de réalité virtuelle permettent aux personnes d'interagir avec un environnement virtuel de manière naturelle et intuitive. Les données enregistrées sur des personnes accomplissant des tâches en réalité virtuelle constituent une source puissante de connaissances sur les activités quotidiennes, utilisables pour entraîner des robots. 

Les systèmes de réalité virtuelle permettent de changer facilement d'environnement et de scénarios de tâches, de fournir des données très précises sur des événements réels et d'accéder à la physique du monde réel. Les chercheurs ont trouvé un moyen d'entraîner leur robot à partir de données humaines issues de la réalité virtuelle. Des difficultés sont apparues en raison des différences entre les environnements virtuel et réel et les objets qui s'y trouvent, des capacités des humains et des robots, ainsi que du contexte des tâches. 

De nombreuses recherches indiquent qu'il faudra bien plus de travail que prévu pour que les robots deviennent suffisamment utiles dans le monde réel et puissent accomplir des tâches aussi importantes que préparer une table pour le petit-déjeuner.