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Robots inspired by Nature

If you want to design the best robot, better look to the natural world!

Microrobots whose algorithm was inspired by the social behaviour of certain animals or insects
Microrobots whose algorithm was inspired by the social behaviour of certain animals or insects

© David VILLA / ScienceImage, CBI / CRCA / CNRS Images

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Living organisms have evolved over billions of years to overcome immense challenges related to locomotion, perception and interaction with the world in which they live. So it’s only natural that today’s robotic designers should draw inspiration from Mother Nature to improve their machines. In this special feature, we find out about bio-inspired and bio-mimetic robots that move like ants or rats, fly like insects, or move around in groups like a shoal of fish.

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Test d’une main robotique à haut niveau de dextérité, à 4 doigts et 16 actionneurs. Elle est capable de saisir une grande variété d’objets (rigides, souples, etc.) tout en garantissant leur stabilité et en préservant l’intégrité physique des objets fragiles, grâce à une technologie d’évaluation des efforts de serrage couplée d’une capacité naturelle à adapter la rigidité de ses gestes (compliance). Grâce au nombre élevé d’actionneurs (un par articulation), elle s’adapte à la forme de l’objet…

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Test d’une main robotique à haut niveau de dextérité, à 4 doigts et 16 actionneurs
20090001_0869
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Psikharpax, robot-prototype long de 50 cm ayant une morphologie, un équipement sensorimoteur et une architecture de contrôle inspirés de l'anatomie et des circuits nerveux du rat. Il dispose de plusieurs modalités sensorielles, dont la vision (deux yeux mobiles), l'audition (deux pavillons mobiles), le toucher (33 paires de moustaches appelées vibrisses) et un système vestibulaire (capteurs inertiels) le renseignant sur les mouvements de sa tête. Le projet Psikharpax est à la fois fondamental …

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Psikharpax, robot-prototype long de 50 cm ayant une morphologie, un équipement sensorimoteur et une
20150051_0009
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Robot capable de réapprendre automatiquement à marcher après avoir subi des dommages. Pour pouvoir continuer à marcher, il exécute un nouvel algorithme d’apprentissage baptisé « Intelligent Trial and Error » qui réalise des expériences afin d’adopter rapidement un comportement de compensation. Il se base sur une expérience préalablement menée pour créer une « carte » détaillée en six dimensions des milliers de manières différentes de réaliser sa tâche. Si le comportement testé ne fonctionne pas…

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Robot capable de réapprendre automatiquement à marcher après avoir subi des dommages
20120001_0822
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"Table interactive pour robots" formant une arène dans laquelle évoluent des robots mobiles autonomes. Ici, la table illustre un algorithme de recherche et de transport de ressources dans un environnement inconnu, inspiré du "fourragement" des fourmis, reposant sur le dépôt de phéromones entre ressources et nid. Un système de vidéo-projection permet d'afficher à la surface de la table toute représentation graphique d'un environnement dynamique. La table peut localiser les robots, détecter un…

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Table interactive pour robots
20130001_0533
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Micro-robots autonomes ALICE mimant, au moyen de pistes lumineuses, le comportement de dépôt et de suivi des phéromones des fourmis. L'objectif est de comprendre la stratégie collective adoptée par les fourmis pour s'orienter et sélectionner le chemin le plus court reliant deux zones, dans un réseau de galeries. Les résultats montrent que la géométrie du réseau de galeries joue un rôle déterminant dans la capacité du groupe à réaliser un choix collectif à la fois efficace et économe.

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Micro-robots autonomes ALICE mimant le comportement de dépôt des phéromones des fourmis
20120001_0823
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"Table interactive pour robots" formant une arène dans laquelle évoluent des robots mobiles autonomes. Ici, la table illustre un algorithme de recherche et de transport de ressources dans un environnement inconnu, inspiré du "fourragement" des fourmis, reposant sur le dépôt de phéromones entre ressources et nid. Le robot avec une petite "galette" quadrillée blanche a trouvé une ressource et la transporte. Un système de vidéo-projection permet d'afficher à la surface de la table toute…

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Table interactive pour robots
20150051_0012
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Robot capable de réapprendre automatiquement à marcher après avoir subi des dommages. Pour pouvoir continuer à marcher, il exécute un nouvel algorithme d’apprentissage baptisé « Intelligent Trial and Error » qui réalise des expériences afin d’adopter rapidement un comportement de compensation. Il se base sur une expérience préalablement menée pour créer une « carte » détaillée en six dimensions des milliers de manières différentes de réaliser sa tâche. Si le comportement testé ne fonctionne pas…

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20150051_0012
Robot capable de réapprendre automatiquement à marcher après avoir subi des dommages
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Robot réapprenant automatiquement à marcher après avoir subi des dommages au niveau de sa patte avant droite. Pour pouvoir continuer à marcher, il exécute un nouvel algorithme d’apprentissage baptisé « Intelligent Trial and Error » qui réalise des expériences afin d’adopter rapidement un comportement de compensation. Il se base sur une expérience préalablement menée pour créer une « carte » détaillée des milliers de manières différentes de réaliser sa tâche, représentée par une grille…

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Robot capable de réapprendre automatiquement à marcher après avoir subi des dommages
20150051_0014
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Robot capable de réapprendre automatiquement à marcher après avoir subi des dommages. Pour pouvoir continuer à marcher, il exécute un nouvel algorithme d’apprentissage baptisé « Intelligent Trial and Error » qui réalise des expériences afin d’adopter rapidement un comportement de compensation. Il se base sur une expérience préalablement menée pour créer une « carte » détaillée en six dimensions des milliers de manières différentes de réaliser sa tâche. Si le comportement testé ne fonctionne pas…

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Robot capable de réapprendre automatiquement à marcher après avoir subi des dommages
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Robot capable de réapprendre automatiquement à marcher après avoir subi des dommages. Pour pouvoir continuer à marcher, il exécute un nouvel algorithme d’apprentissage baptisé « Intelligent Trial and Error » qui réalise des expériences afin d’adopter rapidement un comportement de compensation. Il se base sur une expérience préalablement menée pour créer une « carte » détaillée en six dimensions des milliers de manières différentes de réaliser sa tâche. Si le comportement testé ne fonctionne pas…

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Robot capable de réapprendre automatiquement à marcher après avoir subi des dommages
20150051_0006
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Robot capable de réapprendre automatiquement à marcher après avoir subi des dommages. Pour pouvoir continuer à marcher, il exécute un nouvel algorithme d’apprentissage baptisé « Intelligent Trial and Error » qui réalise des expériences afin d’adopter rapidement un comportement de compensation. Il se base sur une expérience préalablement menée pour créer une « carte » détaillée en six dimensions des milliers de manières différentes de réaliser sa tâche. Si le comportement testé ne fonctionne pas…

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Robot capable de réapprendre automatiquement à marcher après avoir subi des dommages
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Robot réapprenant automatiquement à marcher après avoir subi des dommages au niveau de sa patte avant droite. Pour pouvoir continuer à marcher, il exécute un nouvel algorithme d’apprentissage baptisé « Intelligent Trial and Error » qui réalise des expériences afin d’adopter rapidement un comportement de compensation. Il se base sur une expérience préalablement menée pour créer une « carte » détaillée des milliers de manières différentes de réaliser sa tâche, représentée par une grille…

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Robot capable de réapprendre automatiquement à marcher après avoir subi des dommages
20150051_0016
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Robot capable de réapprendre automatiquement à marcher après avoir subi des dommages. Pour pouvoir continuer à marcher, il exécute un nouvel algorithme d’apprentissage baptisé « Intelligent Trial and Error » qui réalise des expériences afin d’adopter rapidement un comportement de compensation. Il se base sur une expérience préalablement menée pour créer une « carte » détaillée en six dimensions des milliers de manières différentes de réaliser sa tâche. Si le comportement testé ne fonctionne pas…

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Robot capable de réapprendre automatiquement à marcher après avoir subi des dommages
20150051_0013
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Robot capable de réapprendre automatiquement à marcher après avoir subi des dommages. Pour pouvoir continuer à marcher, il exécute un nouvel algorithme d’apprentissage baptisé « Intelligent Trial and Error » qui réalise des expériences afin d’adopter rapidement un comportement de compensation. Il se base sur une expérience préalablement menée pour créer une « carte » détaillée en six dimensions des milliers de manières différentes de réaliser sa tâche. Si le comportement testé ne fonctionne pas…

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Robot capable de réapprendre automatiquement à marcher après avoir subi des dommages
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Robots réapprenant automatiquement à marcher après avoir subi des dommages au niveau de leur patte avant droite. Pour pouvoir continuer à marcher, ils exécutent un nouvel algorithme d’apprentissage baptisé « Intelligent Trial and Error » qui réalise des expériences afin d’adopter rapidement un comportement de compensation. Ils se basent sur une expérience préalablement menée pour créer une « carte » détaillée des milliers de manières différentes de réaliser leur tâche, représentée par une…

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Robots capables de réapprendre automatiquement à marcher après avoir subi des dommages
20150051_0015
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Robot capable de réapprendre automatiquement à marcher après avoir subi des dommages. Pour pouvoir continuer à marcher, il exécute un nouvel algorithme d’apprentissage baptisé « Intelligent Trial and Error » qui réalise des expériences afin d’adopter rapidement un comportement de compensation. Il se base sur une expérience préalablement menée pour créer une « carte » détaillée en six dimensions des milliers de manières différentes de réaliser sa tâche. Si le comportement testé ne fonctionne pas…

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Robot capable de réapprendre automatiquement à marcher après avoir subi des dommages
20150051_0007
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Robot capable de réapprendre automatiquement à marcher après avoir subi des dommages. Pour pouvoir continuer à marcher, il exécute un nouvel algorithme d’apprentissage baptisé « Intelligent Trial and Error » qui réalise des expériences afin d’adopter rapidement un comportement de compensation. Il se base sur une expérience préalablement menée pour créer une « carte » détaillée en six dimensions des milliers de manières différentes de réaliser sa tâche. Si le comportement testé ne fonctionne pas…

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Robot capable de réapprendre automatiquement à marcher après avoir subi des dommages
20150051_0017
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Robot capable de réapprendre automatiquement à marcher après avoir subi des dommages. Pour pouvoir continuer à marcher, il exécute un nouvel algorithme d’apprentissage baptisé « Intelligent Trial and Error » qui réalise des expériences afin d’adopter rapidement un comportement de compensation. Il se base sur une expérience préalablement menée pour créer une « carte » détaillée en six dimensions des milliers de manières différentes de réaliser sa tâche. Si le comportement testé ne fonctionne pas…

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Robot capable de réapprendre automatiquement à marcher après avoir subi des dommages
20150051_0010
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Robot capable de réapprendre automatiquement à marcher après avoir subi des dommages. Pour pouvoir continuer à marcher, il exécute un nouvel algorithme d’apprentissage baptisé « Intelligent Trial and Error » qui réalise des expériences afin d’adopter rapidement un comportement de compensation. Il se base sur une expérience préalablement menée pour créer une « carte » détaillée en six dimensions des milliers de manières différentes de réaliser sa tâche. Si le comportement testé ne fonctionne pas…

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Robot capable de réapprendre automatiquement à marcher après avoir subi des dommages
20150051_0002
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Robot réapprenant automatiquement à marcher après avoir subi des dommages au niveau de sa patte avant droite. Pour pouvoir continuer à marcher, il exécute un nouvel algorithme d’apprentissage baptisé « Intelligent Trial and Error » qui réalise des expériences afin d’adopter rapidement un comportement de compensation. Il se base sur une expérience préalablement menée pour créer une « carte » détaillée des milliers de manières différentes de réaliser sa tâche, représentée par une grille…

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20150051_0002
Robot capable de réapprendre automatiquement à marcher après avoir subi des dommages
20130001_0530
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Micro-robots autonomes ALICE mimant, au moyen de pistes lumineuses, le comportement de dépôt et de suivi des phéromones des fourmis. L'objectif est de comprendre la stratégie collective adoptée par les fourmis pour s'orienter et sélectionner le chemin le plus court reliant deux zones, dans un réseau de galeries. Les résultats montrent que la géométrie du réseau de galeries joue un rôle déterminant dans la capacité du groupe à réaliser un choix collectif à la fois efficace et économe.

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Micro-robots autonomes ALICE mimant le comportement de dépôt des phéromones des fourmis
20130001_0534
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Micro-robots autonomes ALICE mimant le comportement de dépôt et de suivi des phéromones des fourmis. Durant les expériences, ils sont placés sur des pistes lumineuses. L'objectif est de comprendre la stratégie collective adoptée par les fourmis pour s'orienter et sélectionner le chemin le plus court reliant deux zones, dans un réseau de galeries. Les résultats montrent que la géométrie du réseau de galeries joue un rôle déterminant dans la capacité du groupe à réaliser un choix collectif à la…

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Micro-robots autonomes ALICE mimant le comportement de dépôt et de suivi des phéromones des fourmis
20130001_0532
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Micro-robots autonomes ALICE mimant, au moyen de pistes lumineuses, le comportement de dépôt et de suivi des phéromones des fourmis. L'objectif est de comprendre la stratégie collective adoptée par les fourmis pour s'orienter et sélectionner le chemin le plus court reliant deux zones, dans un réseau de galeries. Les résultats montrent que la géométrie du réseau de galeries joue un rôle déterminant dans la capacité du groupe à réaliser un choix collectif à la fois efficace et économe.

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20130001_0532
Micro-robots autonomes ALICE mimant le comportement de dépôt des phéromones des fourmis
20130001_0535
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Micro-robots autonomes ALICE mimant le comportement de dépôt et de suivi des phéromones des fourmis. Durant les expériences, ils sont placés sur des pistes lumineuses. L'objectif est de comprendre la stratégie collective adoptée par les fourmis pour s'orienter et sélectionner le chemin le plus court reliant deux zones, dans un réseau de galeries. Les résultats montrent que la géométrie du réseau de galeries joue un rôle déterminant dans la capacité du groupe à réaliser un choix collectif à la…

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20130001_0535
Micro-robots autonomes ALICE mimant le comportement de dépôt et de suivi des phéromones des fourmis
20130001_0536
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Micro-robots autonomes ALICE mimant le comportement de dépôt et de suivi des phéromones des fourmis. Durant les expériences, ils sont placés sur des pistes lumineuses. L'objectif est de comprendre la stratégie collective adoptée par les fourmis pour s'orienter et sélectionner le chemin le plus court reliant deux zones, dans un réseau de galeries. Les résultats montrent que la géométrie du réseau de galeries joue un rôle déterminant dans la capacité du groupe à réaliser un choix collectif à la…

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Micro-robots autonomes ALICE mimant le comportement de dépôt et de suivi des phéromones des fourmis
20120001_0821
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"Table interactive pour robots" formant une arène dans laquelle évoluent des robots mobiles autonomes. Ici, la table illustre un algorithme de recherche et de transport de ressources dans un environnement inconnu, inspiré du "fourragement" des fourmis, reposant sur le dépôt de phéromones entre ressources et nid. Sur la table on peut voir le chemin entre des ressources disponibles dans l'environnement et le "nid" des robots, chemin construit progressivement par l'accumulation de "phéromones…

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Table interactive pour robots
20120001_0819
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"Table interactive pour robots" formant une arène dans laquelle évoluent des robots mobiles autonomes. Ici, la table illustre un algorithme de recherche et de transport de ressources dans un environnement inconnu, inspiré du "fourragement" des fourmis, reposant sur le dépôt de phéromones entre ressources et nid. On peut voir le nid avec une ressource à droite en violet/mauve. Un système de vidéo-projection permet d'afficher à la surface de la table toute représentation graphique d'un…

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Table interactive pour robots
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Poste de contrôle de la "table interactive pour robots" formant une arène et dans laquelle évoluent des robots mobiles autonomes. Ici, cette table illustre un algorithme de recherche et de transport de ressources dans un environnement inconnu, inspiré du "fourragement" des fourmis, reposant sur le dépôt de phéromones entre ressources et nid. Un système de vidéo-projection permet d'afficher à la surface de la table toute représentation graphique d'un environnement dynamique. La table peut…

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Table interactive pour robots
20120001_0824
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"Table interactive pour robots" formant une arène dans laquelle évoluent des robots mobiles autonomes. Ici, la table illustre un algorithme de recherche et de transport de ressources dans un environnement inconnu, inspiré du "fourragement" des fourmis, reposant sur le dépôt de phéromones entre ressources et nid. Un système de vidéo-projection permet d'afficher à la surface de la table toute représentation graphique d'un environnement dynamique. La table peut localiser les robots, détecter un…

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Table interactive pour robots
20120001_0818
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"Table interactive pour robots" formant une arène dans laquelle évoluent des robots mobiles autonomes. Ici, la table illustre un algorithme de recherche et de transport de ressources dans un environnement inconnu, inspiré du "fourragement" des fourmis, reposant sur le dépôt de phéromones entre ressources et nid. Les robots avec une petite "galette" quadrillée blanche ont trouvé une ressource et la transportent. Un système de vidéo-projection permet d'afficher à la surface de la table toute…

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Table interactive pour robots
20120001_0817
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"Table interactive pour robots" formant une arène dans laquelle évoluent des robots mobiles autonomes. Ici, la table illustre un algorithme de recherche et de transport de ressources dans un environnement inconnu, inspiré du "fourragement" des fourmis, reposant sur le dépôt de phéromones entre ressources et nid. On peut voir le nid vide, visible à droite en violet/mauve. Un système de vidéo-projection permet d'afficher à la surface de la table toute représentation graphique d'un environnement…

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Table interactive pour robots
20090001_0871
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Psikharpax, robot-prototype long de 50 cm ayant une morphologie, un équipement sensorimoteur et une architecture de contrôle inspirés de l'anatomie et des circuits nerveux du rat. Il peut reconnaître et distinguer une source sonore grâce à son système auditif, reconnaître et distinguer des objets ou des textures (comme celles des parois de ce couloir ), de jour comme de nuit, gràce à sa vision et à ses vibrisses. Le projet Psikharpax est à la fois fondamental (mieux comprendre le…

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Psikharpax, robot-prototype long de 50 cm ayant une morphologie, un équipement sensorimoteur et une
20090001_0867
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Psikharpax, robot-prototype long de 50 cm ayant une morphologie, un équipement sensorimoteur et une architecture de contrôle inspirés de l'anatomie et des circuits nerveux du rat. Il cherche à "survivre" dans un environnement non préparé par l'homme, en apprenant à s'y localiser, à en exploiter les ressources et à en éviter les dangers. Le projet Psikharpax est à la fois fondamental (mieux comprendre le fonctionnement du système nerveux d'un mammifère) et appliqué (mise au point d'un robot…

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Psikharpax, robot-prototype long de 50 cm ayant une morphologie, un équipement sensorimoteur et une
20090001_0872
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Psikharpax, robot-prototype long de 50 cm ayant une morphologie, un équipement sensorimoteur et une architecture de contrôle inspirés de l'anatomie et des circuits nerveux du rat. Il peut apprendre à distinguer de façon autonome la texture des différentes parois d'un labyrinthe avec ses vibrisses. Avec ce même sens tactile, il apprend également à reconnaître la forme de certains objets. Certains calculs bas niveaux (perception, moteurs), sont effectués par un ordinateur embarqué, d'autres …

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20090001_0872
Psikharpax, robot-prototype long de 50 cm ayant une morphologie, un équipement sensorimoteur et une
20090001_0866
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Psikharpax, robot-prototype long de 50 cm ayant une morphologie, un équipement sensorimoteur et une architecture de contrôle inspirés de l'anatomie et des circuits nerveux du rat. Il cherche à "survivre" dans un environnement non préparé par l'homme, en apprenant à s'y localiser, à en exploiter les ressources et à en éviter les dangers. Le projet Psikharpax est à la fois fondamental (mieux comprendre le fonctionnement du système nerveux d'un mammifère) et appliqué (mise au point d'un robot…

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Psikharpax, robot-prototype long de 50 cm ayant une morphologie, un équipement sensorimoteur et une
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Psikharpax, robot-prototype long de 50 cm ayant une morphologie, un équipement sensorimoteur et une architecture de contrôle inspirés de l'anatomie et des circuits nerveux du rat. Il peut reconnaître et distinguer une source sonore grâce à son système auditif, reconnaître et distinguer des objets ou des textures (comme celles des parois de ce couloir ), de jour comme de nuit, gràce à sa vision et à ses vibrisses. Le projet Psikharpax est à la fois fondamental (mieux comprendre le…

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Psikharpax, robot-prototype long de 50 cm ayant une morphologie, un équipement sensorimoteur et une
20090001_0868
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Psikharpax, robot-prototype long de 50 cm ayant une morphologie, un équipement sensorimoteur et une architecture de contrôle inspirés de l'anatomie et des circuits nerveux du rat. Il dispose de plusieurs modalités sensorielles, dont la vision (deux yeux mobiles), l'audition (deux pavillons mobiles), le toucher (33 paires de moustaches appelées vibrisses) et un système vestibulaire (capteurs inertiels) le renseignant sur les mouvements de sa tête. Le projet Psikharpax est à la fois fondamental …

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Psikharpax, robot-prototype long de 50 cm ayant une morphologie, un équipement sensorimoteur et une
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Psikharpax, robot-prototype long de 50 cm ayant une morphologie, un équipement sensorimoteur et une architecture de contrôle inspirés de l'anatomie et des circuits nerveux du rat. Avec une puce électronique implémentant un traitement visuel bioinspiré (© BVS), il distingue les objets saillants de l'environnement grâce à leurs mouvements, leurs couleurs et leurs formes. Il les maintient dans son champ visuel grâce à un réflexe vestibulo-oculaire et peut aussi compléter la reconnaissance de ces…

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Psikharpax, robot-prototype long de 50 cm ayant une morphologie, un équipement sensorimoteur et une
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Main robotique à haut niveau de dextérité, à 4 doigts et 16 actionneurs. Elle est capable de saisir une grande variété d’objets (rigides, souples, etc.) tout en garantissant leur stabilité et en préservant l’intégrité physique des objets fragiles, grâce à une technologie d’évaluation des efforts de serrage couplée d’une capacité naturelle à adapter la rigidité de ses gestes (compliance). Grâce au nombre élevé d’actionneurs (un par articulation), elle s’adapte à la forme de l’objet saisi (on…

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Main robotique à haut niveau de dextérité, à 4 doigts et 16 actionneurs
20160097_0117
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Robot souple et bio-inspiré basé sur la tenségrité pour modéliser la colonne vertébrale humaine ou la structure d'un serpent. Le contrôle de ce robot requiert la compréhension du contrôle neuronal au niveau de la moelle épinière pour la réalisation de synergies motrices par les générateurs rythmiques (central pattern generators). Ce projet est financé par la chaire d'excellence UCP-CNRS - Robotex.

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Robot souple et bio-inspiré pour modéliser la colonne vertébrale humaine
20140001_0007
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Manipulation d'une canette, saisie à deux doigts par le côté, par une main robotisée à caractère anthropomorphique. Elle est destinée à la manipulation dextre d'objets de la vie courante, à l'image du geste naturel de la main humaine. Chaque bout de doigt est équipé d'un capteur de forces 6 axes pour récupérer des informations sur l'interaction entre la main et l'objet. La main est associée à un bras à muscles robotisé permettant les phases d'approche et de saisie des objets. Ce bras est équipé…

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20140001_0007
Projet HANDLE
20140001_0029
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Doigt d'une main robotisée à caractère anthropomorphique, au bout duquel une pression est exercée par le bout d'un doigt humain. Des capteurs de forces 6 axes, placés au bout du doigt robotisé, fournissent des informations sur le point de contact, la pression exercée et l'orientation de cette pression. La main robotisée est utilisée pour la manipulation dextre d'objets de la vie courante, à l'image du geste naturel de la main humaine. Elle est associée à un bras à muscles robotisé permettant…

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20140001_0029
Projet HANDLE
20120001_0816
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Drone, projet Aetournos (Airborne Embedded auTonomOUs Robust Network of Objects and Sensors). L'objectif de ce projet est de constituer une plateforme de robots volants capable de supporter des projets dirigés par plusieurs équipes de recherche. Le premier d'entre eux s'intéresse aux vols en formation de drones quadricoptères, s'inspirant des mouvements naturels d'oiseaux. L'enjeu est d'utiliser des capteurs de vision et des communications par réseau sans fil pour que chaque robot puisse…

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20120001_0816
Drone, projet Aetournos
20170016_0001
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The Beerotor aerial robot, the first aircraft to operate without an accelerometer thanks to optical flow sensors. Inspired by the vision of insects, which analyse the movement of the surrounding landscape in order to fly, Beerotor has 24 photodiodes (or pixels) distributed over the top and bottom of its eye. These photodiodes enable it to measure optical flow, i.e. the movement of contrasts in the environment. This robot has also three feedback loops adjusting its altitude and speed and…

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Robot aérien Beerotor doté de capteurs de flux optiques

CNRS Images,

Our work is guided by the way scientists question the world around them and we translate their research into images to help people to understand the world better and to awaken their curiosity and wonderment.