Les standards gagnent les laboratoires

PC, Linux, Java : le bon rapport performances/prix des standards informatiques séduisent les laboratoires de robotique.

Une petite sphère qui se meut en apesanteur dans la navette spatiale et la station ISS analyse l'atmosphère ambiante et peut être manipulée depuis la Terre pour assurer une présence virtuelle. Ce prototype de robot de la Nasa, inspiré par Star Wars, se contente pourtant d'un processeur Pentium sous Linux. Comme dans la navette, l'informatique standard pénètre de plus en plus dans les laboratoires de recherche robotiques. Et plus particulièrement pour les travaux sur les espèces mobiles.Au c?"ur de beaucoup de ces projets, la carte PC104 ?" rien d'autre qu'une version embarquée du PC. Mais, surtout, " un moyen pour la robotique de récupérer toute la culture PC ", insiste Erwann Lavarec, PDG de Wany et créateur de Pekee (lire encadré ci-dessous). Un standard qui rend le robot programmable dans des langages tels que C, C++, ou même Java. Chez Wany, la partie mobile et les capteurs de Pekee sont même considérés comme des périphériques accessibles dans les applications par de simples pilotes.Qui dit PC embarqué dit aussi système d'exploitation embarqué pour PC. La préférence va souvent à QNX pour sa faible occupation mémoire, ses capacités multi-utilisateurs, multitâches et temps réel, et sa gratuité. Mais il est désormais courant de croiser Linux ou Windows, bien que plus volumineux, en version enfouie. Les robots mobiles apprécient aussi les standards de communication. " La norme 802.11b a vraiment favorisé le déplacement sur grande distance sans mise en ?"uvre propriétaire ", explique Matthieu Herrb, ingénieur de recherche au Laas (Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes) de Toulouse. Bluetooth n'est d'ailleurs pas en reste. Quant aux connexions infrarouges, elles instaurent des dialogues entre robots ?" pour des fonctions de surveillance, par exemple. Même la téléphonie mobile avec GPRS et bientôt UMTS, couplée à IPv6, permettra de récupérer des données et de réaliser des actions sans descendre à un bas niveau du système. Les technologies des disques, plus légers et résistants, contribuent aussi à l'entrée des standards dans la robotique. Sans oublier la mémoire Flash, qui trouve sa place pour des applications de très petite taille.

Une conception plus rapide grâce aux PC intégrés

Un Pentium est plus puissant, plus pratique et moins cher qu'une lourde armoire de commande. Les PC intégrés donnent naissance à des robots conçus plus rapidement, moins propriétaires et plus évolutifs que les modèles classiques. " En 1993 ou 1994, nous avions des armoires de commande de robots industriels de 60 kg et 1 m de haut, raconte Philippe Fraisse, maître de conférences en génie des télécoms et réseaux à Montpellier-II. Un calculateur coûtait 140 000 francs. Sans compter les outils de développement, le temps réel, etc. Trois ans plus tard, la puissance en était dépassée par les processeurs Intel. " Ainsi, même si tous ces standards présentent encore quelques défauts aux yeux des industriels, comme la lenteur de Java ou le manque de performance de Windows XP Embedded, leur rapport coût/puissance, devenu extrêmement favorable, devrait finir par les convaincre. Les secteurs aéronautique, spatial ou automobile se montrent déjà intéressés.

Peekee : un robot-PC autonome sur roulettes

Des cartes PC embarquées, des connexions USB, RS232 et I2C (bus simple d'interconnexion de composants électroniques), Linux ou même Windows, une programmation en Java, C ou C++... Le petit robot mobile Pekee est une véritable démonstration de ce que permet aujourd'hui le rapprochement de l'informatique standard avec la robotique. Il faut dire que son créateur, Erwann Lavarec, est, à l'origine, un informaticien passionné de robotique. Les concepts qui régissent son bébé sur roulettes, il les a mis au point en essayant d'apprendre facilement la robotique. Résultat : il monte sa société en septembre 2000 avec l'aide du Lirmm ^(*) et commercialise Pekee un an plus tard. Et même si les Pekee sont capables de s'adonner joyeusement entre eux à une partie de paintball au rayon laser grâce à leur connexion infrarouge, l'objectif actuel de leur créateur n'est pas d'en faire un jouet : le prix des technologies de PC embarqué reste prohibitif pour ce type d'utilisation ?" pas moins de 6 000 francs au final. Pekee fournira aux chercheurs et aux enseignants un outil simple et évolutif. Son bus OPP basé sur PCI permet à Pekee d'accueillir plusieurs cartes filles sur sa carte mère. Celles-ci peuvent être dédiées à des tâches telles que le traitement d'image si elles sont reliées à une caméra. Des agents interprètent les données concernant l'environnement renvoyées par les capteurs ?" vision, télémétrie, etc. ?", et le petit robot réagit par rapport à ces informations. En fait, son comportement s'adapte même en fonction de ses expériences.

(*) Laboratoire d'informatique, de robotique et de microélectronique de Montpellier.

Université Montpellier-II : travailler au niveau des microcontrôleurs

" Nous travaillons sur les architectures de communication pour la commande à distance. Jusqu'alors, nous utilisions une voiturette de golf d'environ 500 kg pour nos essais, raconte Philippe Fraisse, maître de conférence à Montpellier-II. Mais il lui arrivait d'enfoncer les murs ! " Elle va bientôt être remplacée par un Pekee qui fera moins de dégâts. En fait, le PC intégré est intéressant, mais la surface d'environ 10 cm sur 10 qu'il occupe reste importante. " Nous voulons travailler un niveau en dessous, avec les microcontrôleurs intégrés ?" en fait, les capteurs. De la taille d'un timbre-poste, ils comprennent néanmoins un bus Ethernet, voire une connexion Bluetooth, et peuvent dialoguer avec les PC intégrés. Certains hébergent même un serveur web. On peut alors s'y connecter par le biais d'un navigateur. Bien sûr, ils exigent une programmation de bas niveau, mais ils sont interrogeables avec un outil de haut niveau. Enfin, avec IPv6, on pourra même leur affecter à tous une adresse IP. "

Raja Chatila (Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes): " L'industrie a besoin de plus de robustesse "

" Aujourd'hui, on peut construire un robot à partir de deux cartes Pentium II à 300 MHz. Et mieux vaut développer sur un Pentium que sur de l'électronique spécifique. Mais l'industrie reste peu convaincue face à l'insuffisante robustesse des composants du PC intégré. Le bus PCI, par exemple, ne supporte pas les vibrations. Sans oublier qu'un RT Linux reste très primitif par rapport au système spécifique VxWorks. La robustesse coûte cher. Mais certains préféreront néanmoins des solutions spécifiques éprouvées. Contrairement à ce que nous pouvons faire en recherche, l'industrie ne peut remettre en cause chaque jour tout ce qu'elle fait ! "