School of Moon – Shonen

School of Moon est une pièce de danse contemporaine d’Eric Minh Cuong Castaing, chorégraphe de la compagnie Shonen dont voici la bande annonce.

Cadre

Thomas Peyruse, de la compagnie Shonen, a dû travailler à la mise sur la scène de plusieurs robots : 3 robots Nao et 2 robots Poppy. La programmation de l’interface de contrôle des robots Nao a été faite par l’artiste Aurélien Conil. Thomas Peyruse s’est occupé des robots Poppy.

L’originalité du projet a été de travailler sur les bases artistiques du dessin animé pour créer les différentes chorégraphies des robots. C’est l’animatrice Cypria Donato qui a donné vie à tous ces robots en concevant les différentes animations des robots sous le regard d’Eric Minh Cuong Castaing.

Le support à la fois technique, matériel et moral a été fait par le département FLOWERS de l’INRIA à Bordeaux qui croit en l’importance des rencontres entre arts, sciences et technologie au service du public.

Le parti pris pour la réalisation de la partie robotique sur scène a été celui de la marionnette. C’est à dire que chaque robot est piloté par un opérateur (un opérateur pouvant contrôler deux robots à la fois). Cela permet un travail artistique plus flexible en fonction des rendus et exigences du chorégraphe. En condition de live, cela permet aussi d’anticiper d’éventuelles pannes et d’improviser si besoin tout en garantissant le spectacle.

Poppy

©Andréas Endermann

Thomas Peyruse a effectué un travail très particulier sur le robot de recherche Poppy conçu à l’INRIA FLOWERS par Matthieu Lapeyre. Ce robot était destiné à l’étude de l’émergence de la marche bipède dans les sciences de l’intelligence artificielle incarnée. Le design du robot, squelettique, écorchée mais aussi avec sa colonne vertébrale à 5 degrés de liberté lui donne une présence très ectoplasmique qui le rend à la fois effrayant et attachant. Seulement, le faire évoluer sur scène pendant près d’une heure et demi sans pouvoir intervenir a été un défi technologique à relever.

Le premier robot Poppy qui a participé aux différentes résidences de recherche capitalise plusieurs centaines d’heures sur plateau au contact des danseurs, des enfants et du public. La fatigue occasionnée, reportée à l’équipe de l’INRIA est une base de travail très forte pour concevoir d’autres robots capable d’affronter la scène, ou notre quotidien. Le rapport « blog » technique est accessible sur le forum de la communauté Poppy.

Autonomie énergétique

Afin d’être « sans fils », un travail de veille technologique a été effectué et testé en conditions réelles. Pour l’énergie, le robot est équipé de 4 batteries Lithium Polymère d’une capacité de 2200 mAh. Les batteries ne sont pas reliées en parallèle sur l’alimentation du robot occasionnant un risque de détérioration complet si une des batteries a un soucis. Une boite de dérivation à commande manuelle a donc été placée à l’arrière afin de changer de batteries facilement. De plus, une des batteries est entièrement dédiée à l’informatique embarquée. En effet, en cas d’effort important de la part du robot, une chute de tension peut entraîner un redémarrage indésirable de l’informatique. Les trois autres batteries sont donc dédiées à l’alimentation des moteurs : deux pour le spectacle et la troisième de secours.

Les intensités mises en jeu dans le robot ont permis de repérer des fragilités dans les câbles et connecteurs reliant les moteurs. Au fur et à mesure nous voyions les robots se « fatiguer » au moindre effort à cause des pertes de charges occasionnées. C’est en changeant tous les câbles du robot par de nouveaux que nous avons vu les robots trouver une deuxième jeunesse. Le sujet des câbles et connecteurs pour de telles structures poly-articulées « low-cost » est encore ouvert.

Pilotage temps-réel sans-fils

Un autre défi est de pouvoir piloter deux robots humanoïdes contenant chacun 29 servomoteurs en temps-réel grâce à un PC situé sur le côté de la scène. Grâce aux efforts de l’INRIA, le logiciel bas-niveau Pypot permet d’instancier un robot facilement avec un fichier de configuration normalisé. Cet instance peut ensuite être manipuler facilement en Python. Une surcouche faite spécialement pour le spectacle, nommée FIRE a été développée en s’inspirant des techniques temps-réel embarquées industrielles. Le noyau de FIRE est un algorithme synchrone à flot. C’est à dire qu’à intervalle de temps régulier, un espace de variables est mis à jour sur la base d’un assemblage de systèmes simples. Cela permet notamment de garantir une observation temps-réel du robot.

Le pilotage est effectué via un PC distant. Une liaison WIFI est donc nécéssaire. Après une première résidence désastreuse à cause des bugs non-répétables de WIFI classique 802.11 n, il a été choisi de passer au protocole WIFI 802.11 ac. Ce protocole a l’originalité d’utiliser aussi la bande de fréquence de 5GHz beaucoup moins exploitée et beaucoup plus fiable. La différence constatée est impressionnante puisque nous n’avons plus eu de bug WIFI sur cette partie du réseau. De plus, au lieu d’utiliser des sockets TCP/IP classiques, et sur l’expérience de l’INRIA, nous utilisons le protocole ZeroMQ (« TCP sous stéroïdes ») qui permet de communiquer en réseau avec les deux robots à 50Hz.