Principe de fonctionnement
Un robot peut posséder trois boucles de contrôle superposées. Il s’agit là de l’une des caractéristiques importantes le distinguant des machines automatiques " classiques ".
La boucle de régulation interne , ou boucle de bas niveau , met en jeu les asservissements des moteurs. Lorsqu’une trajectoire à parcourir (définie par une suite de positions de chaque articulation) est connue à l’avance , le rôle des asservissements en cours d’exécution consiste à comparer à chaque instant la valeur vraie de la position de chaque articulation (grâce aux capteurs proprioceptifs) avec sa valeur théorique et à agir sur le signal de commande des moteurs en fonction de cette différence, afin de l’annuler. Ces asservissements sont du même type que ceux que l’on rencontre sur les machines automatiques classiques. Leur gros défaut réside dans le fait qu’ils sont conçus pour fonctionner correctement si l’évolution dans le temps du système mécanique peut être représentée par des équations différentielles linéaires. Or l’évolution d’un robot est représentée de manière approchée par un système d’équations différentielles du second ordre non linéaires et couplées. Le réglage des asservissements d’un robot est une opération très délicate qui peut être fonction, par exemple, de la charge transportée.
La boucle réflexe de même que la boucle de réflexion sont liées à l’environnement du robot. Si la boucle de régulation interne consiste à suivre le mieux possible une trajectoire connue à l’avance, les boucles réflexes et de réflexion sont censées indiquer la trajectoire à suivre pour atteindre l’objectif. On recherche en fait un asservissement sur l’exécution de la tâche à réaliser. La boucle réflexe va indiquer la trajectoire instantanée à suivre, alors que la boucle de réflexion va renvoyer vers un niveau stratégique à plus long terme.
Un exemple typique de boucle réflexe met en jeu des capteurs proximétriques qui vont signaler avant le choc la présence d’une paroi. Si l’on sait par ailleurs (par le niveau de réflexion ou par une connaissance a priori) que cette paroi est un obstacle, la boucle réflexe génère une trajectoire éloignant le robot de l’obstacle (trajectoire bien suivie grâce au niveau de régulation interne). Si, au contraire, cette paroi est connue comme un objet d’intérêt sur lequel le robot doit agir, la boucle réflexe élabore une trajectoire rapprochant le robot de la paroi. Notons que dans la pratique les mouvements réflexes ne s’expriment pas en termes de trajectoires mais en termes de forces, artificiellement créées sur le robot, conduisant aux trajectoires en question.
Dans la boucle de réflexion s’introduit un raisonnement qui s’appuie sur des données : la description de la tâche à accomplir. Cette tâche est décomposée en une succession de sous-tâches grâce à un générateur de plan . Chaque sous-tâche peut être traduite en trajectoire(s) conduisant à son exécution. Mais ce déroulement s’appuie sur une connaissance de l’environnement donnée a priori ou acquise par les capteurs extéroceptifs dans une phase d’apprentissage. En cours d’exécution de la tâche, des perturbations peuvent surgir : l’environnement s’est modifié, une pièce n’est pas à l’endroit prévu, etc. Les capteurs externes permettent d’observer ces modifications et de les transmettre au générateur de plan, qui va modifier sa stratégie d’action en conséquence. Cette boucle assure bien l’auto-adaptativité du robot à son environnement. Elle fait souvent appel aux techniques classées en intelligence artificielle.