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Dennis Hong: Mes 7 espèces de robot

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    Alors, le premier robot que je vous présente se nomme STriDER.
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    Cela signifie Robot Expérimental ...
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    ... Tripède Dynamique Auto-Stimulé
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    Il a trois pattes,
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    concept inspiré de la nature.
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    Mais avez-vous déjà rencontré quelque chose dans la nature...
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    qui ait trois pattes?
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    Probablement que non. Donc pourquoi est-ce que je dis
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    que c'est un robot inspiré de la nature? Comment fonctionnerait-il?
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    Mais avant tout cela, jettons un oeil à la culture-pop.
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    Vous connaissez H.G. Wells et son roman (et film) "La Guerre Des Mondes" (War of Worlds).
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    Ce que vous voyez ici est un jeu vidéo
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    très populaire.
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    Dans le roman, on y décrit les créatures extra-terrestres terrorisant la planète
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    comme des robots dotés de trois pattes.
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    Mais mon robot, STrider, ne se déplace pas de cette façon.
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    Voici une animation de la simulation dynamique réelle.
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    Je vais vous montrer comment ce robot fonctionne.
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    Il fait pivoter son corps de 180 degrés.
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    Il balance la jambe centrale entre les deux autres pour rattraper la chute.
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    C'est donc de cette façon qu'il marche. Mais quand vous nous regardez
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    marcher, nous les êtres humains, avec deux jambes,
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    nous n'utilisons pas vraiment de muscle
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    pour lever une jambe et marcher comme un robot. Pas vrai?
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    Ce que nous faisons vraiment c'est lancer une jambe devant et arrêter la chute,
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    se relever, lancer l'autre jambre et rattraper la chute encore une fois.
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    Le tout, en utilisant notre dynamique interne, la physique de notre corps,
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    à la manière d'un pendule.
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    Nous appelons cela le concept de locomotion dynamique passive.
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    Ce que vous faites lorsque vous vous levez,
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    c'est de transformer de l'énergie potentielle en énergie cinétique...
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    potentielle à cinétique...
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    C'est un processus continu de chutes.
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    Donc même s'il n'y a rien dans la nature qui ressemble à cela,
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    nous avons vraiment été inspirés par la biologie
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    et nous avons appliqué les principes de la marche
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    à ce robot, d'où l'inspiration biologique.
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    Ce que vous voyez ici est ce que nous souhaitons faire par la suite.
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    Nous aimerions plier les jambes et propulser le tout en l'air pour des déplacements à longue portée.
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    And il pourra déployer ses jambes, comme dans La Guerre Des Étoiles (Star Wars).
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    À l'atterrissage, le choc est absorbé et il recommence à marcher.
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    Ce que vous voyez ici, la chose jaune, n'est pas un rayon de mort.
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    C'est simplement pour vous montrer que si vous avez des caméras
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    ou d'autres sortes de senseurs,
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    grâce à sa taille, 1,80 mètre,
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    vous pouvez voir au dessus d'obstacles comme des buissons et d'autres choses du genre.
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    Nous avons donc deux prototypes.
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    La première version, en arrière, c'est STriDER I.
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    En avant, la plus petite, c'est STriDER II.
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    Le problème que nous avons rencontré avec STriDER I est que
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    son corps était trop lourd. Nous avions tant de moteurs,
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    vous savez, pour aligner les joints et ce genre de choses.
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    Alors nous avons décidé de créer un mécanisme mécanique
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    pour éliminer tous les moteurs et donc à l'aide d'un seul
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    pouvoir coordonner tous les mouvements.
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    C'est une solution mécanique à un problème, à la place d'utiliser la mécatronique.
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    Avec ce changement, le corps du haut est suffisamment léger pour marcher dans un laboratoire.
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    Ce fut la première étape véritablement réussie.
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    Ce n'est pas encore parfait.
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    Nous avons encore bien du pain sur la planche.
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    Le deuxième robot dont je veux vous parler s'appelle IMPASS.
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    Ça signifie Platerforme de Mobilité Intelligente avec un Système de Tiges Réactives. (trad. libre)
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    C'est donc un robot hybride patte-roue.
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    Pensez à une roue sans contour,
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    seulement avec les rayons.
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    Par contre, les rayons bougent individuellement par rapport au moyeu central.
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    C'est donc un hybride roue-jambe.
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    Dans les faits, nous réinventons la roue ici!
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    Laissez-moi vous montrer comment il fonctionne.
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    Dans ce vidéo nous utilisons une approche
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    appelée Approche Réactive.
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    En utilisant uniquement les capteurs tactiles sur les pieds,
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    il tente de se déplacer sur un terrain changeant,
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    un terrain flexible qui est modifié lorsqu'il s'appuie dessus.
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    Et simplement par l'information tactile,
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    Il parvient à traverser ce genre de terrain avec succès.
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    Par contre, lorsqu'il rencontre un obstacle majeur,
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    dans ce cas-ci c'est trois fois sa propre hauteur
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    qu'il rencontre,
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    alors il se met en mode délibéré
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    où il utilise une sonde de distance au laser
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    et des caméras pour identifier l'obstacle et sa taille,
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    afin de planifier précisément le déplacement de ses tiges
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    et coordonner le tout pour parvenir
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    à ce genre de mobilité impressionnante.
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    Vous n'avez probablement rien vu de ce genre dans le monde réel.
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    Il s'agit d'un robot à mobilité très élevée
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    que nous avons conçu et qui se nomme IMPASS.
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    N'est-ce pas génial?
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    Lorsque vous conduisez votre véhicule,
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    lorsque vous effectuez un virage, vous utilisez une méthode appelée
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    virage Ackermann (Ackermann steering).
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    Les roues avant se déplacent ainsi.
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    Pour la plupart des petits robots dotés de roues,
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    la méthode utilisée est plutôt celle de virage différentiel
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    où les roues droite et gauche tournent dans des directions opposées.
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    Pour IMPASS, nous pouvons effectuer plusieurs types de déplacement.
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    Dans cet exemple, même si les roues droite et gauche sont connectées
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    par un moyeu unique, tournant à la même vitesse angulaire,
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    en modifiant seulement la longueur des tiges,
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    on en modifie le diamètre et donc il tourne à gauche, tourne à droite...
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    Voilà donc quelques exemples des jolies choses
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    que nous pouvons effectuer avec IMPASS.
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    Ce robot est nommé CLIMBeR, pour
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    Robot Jambiste Suspendu à Comportement Mimétique Intelligent (trad. libre)
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    Nous avons parlé à plusieurs scientifiques du JPL de la NASA (note: Jet Propulsion Laboratory);
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    où ils sont très connus pour avoir conçu les véhicules d'exploration de Mars.
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    Et ces scientifiques, géologues, me disent toujours
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    que le vrai côté intéressant de la science,
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    les sites riches en informations géologiques sont toujours les falaises.
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    Mais les véhicules d'exploration actuels ne peuvent s'y rendre.
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    Donc, en nous basant là dessus, nous avons souhaité concevoir un robot
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    capable de grimper un environnement structuré en falaise.
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    Voici donc CLIMBeR.
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    Alors ce qu'il fait: il a trois jambes. C'est probablement difficile à voir,
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    mais il a aussi un treuil et un câble sur le dessus.
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    Il tente alors de trouver le meilleur appui où placer son pied
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    et lorsqu'il a trouvé,
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    il calcule en temps réel la distribution des forces.
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    Quelle force il doit exercer sur la surface
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    pour ne pas glisser ni perdre l'équilibre.
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    Une fois stabilisé, il lève un autre pied
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    et alors, grâce au treuil, il peut grimper ce genre de paroi.
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    Aussi utile pour des missions de recherche et sauvetage.
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    Il y a cinq ans j'ai en fait travaillé au JPL de la NASA
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    durant l'été comme membre de la faculté.
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    Et ils avaient déjà un robot à 6 pattes nommé LEMUR.
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    Donc ceci s'en inspire. Il s'appelle MARS,
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    pour Système Robotique Multi-Pattes. Il s'agit donc d'un hexapode.
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    Nous avons conçu une planification de démarche adaptative.
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    Vous voyez ici une charge utile fort intéressante.
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    Les étudiants aiment bien avoir s'amuser. Et vous voyez ici qu'il
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    marche sur un terrain non-structuré.
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    Il tente de marcher sur un terrain grossier,
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    une surface sablonneuse,
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    mais selon l'humidité du terrain et la taille des grains de sable,
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    le modèle d'enfoncement du pied varie.
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    Donc il tente d'adapter sa démarche pour traverser efficacement ce genre de choses.
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    Il peut aussi faire des trucs rigolos, comme vous pouvez l'imaginer.
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    Nous recevons tant de visiteurs au labo,
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    que lorsqu'ils arrivent, MARS se déplace jusqu'à l'ordinateur,
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    et commence à écrire "Bonjour, mon nom est MARS.
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    Bienvenue à RoMeLa,
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    le Laboratoire des Mécanismes Robotiqes à Virginia Tech."
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    Ceci est un robot-amibe.
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    Nous n'avons pas assez de temps pour entrer dans les détails techniques,
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    je vais simplement vous montrer quelques expériences.
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    Donc voici quelques uns des tests de faisabilité.
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    Nous emmagasinons de l'énergie potentielle dans la peau élastique pour le faire bouger.
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    Ou bien on utilise un cordon à tension active pour le faire se déplacer
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    d'avant en arrière. Son nom est ChiMERA.
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    Nous avons également travaillé avec quelques chercheurs
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    et ingénieurs de l'UPenn (Université de Pennsylvanie)
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    pour aboutir avec une version réagissant chimiquement
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    de ce robot-amibe.
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    Nous faisons quelque chose à quelque chose
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    et, comme par magie, il bouge! Le blob!
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    Ce robot est un très récent projet. Il se nomme RAPHaEL.
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    Main Robotique à Ligaments Élastiques Alimenté à l'Air.
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    Il existe plusieurs mains robotisées très intéressantes sur le marché.
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    Le problème c'est qu'elles sont trop chères, dans les dizaines de milliers de dollars.
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    Donc, pour des prothèses, ce n'est probablement pas vraiment pratique,
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    car ce n'est pas abordable.
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    Nous voulions attaquer ce problème d'un angle différent.
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    À la place d'utiliser des moteurs électriques, déclencheurs électromécaniques
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    nous utilisons de l'air comprimé.
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    Nous avons développé ces nouveaux déclencheurs pour les jointures.
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    C'est flexible, vous pouvez changer la force
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    et modifiant simplement la pression d'air.
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    Donc vous pouvez écraser une canette d'aluminium vide.
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    Vous pouvez également saisir des objets délicats tel un oeuf cru,
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    ou dans ce cas une ampoule électrique.
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    Le plus beau: le prototype a coûté seulement 200 dollars à fabriquer.
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    Ce robot fait partie d'une famille de robots serpent
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    que l'on appelle HyDRAS, pour
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    Serpentin Robotique Articulé à Hyper Dégré de Liberté
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    C'est un robot qui peut grimper des structures.
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    C'est un des bras de HyDRAS.
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    Ce bras robotique a 12 degrés de liberté.
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    Mais la partie super c'est l'interface utilisateur.
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    Le câble que vous voyez est une fibre optique.
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    Et cette étudiante, probablement à sa première tentative,
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    peut l'articuler de plusieurs manières.
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    Alors par exemple en Iraq, vous savez, en zone de guerre,
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    il y a des bombes de bord de route. Présentement on envoie
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    un robot télécommandé armé.
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    Cela requiert énormément de temps et d'argent
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    pour entraîner un opérateur pour ce bras complexe.
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    Dans ce cas, c'est très intuitif.
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    Cet étudiant, aussi à ces premiers essais, peut effectuer des manipulations complexes,
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    saisir des objets et manoeuvrer
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    juste comme ça, de façon naturelle.
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    Voici maintenant notre robot star.
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    Il existe même un fan club pour ce robot: DARwin,
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    Robot Anthropomorphique Dynamique Avec Intelligence.
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    Comme vous le savez, nous sommes très intéressés
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    à créer un robot humanoïde, capable de marcher comme nous,
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    donc nous avons décidé de construire un petit robot humanoïde.
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    Ceci était en 2004, à cette époque
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    c'était quelque chose de vraiment révolutionnaire.
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    Il s'agissait davantage d'une étude de faisabilité:
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    quels genres de moteurs devrions-nous utiliser?
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    Est-ce seulement possible? Quel type de contrôles intégrer?
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    Donc, celui-ci n'a pas beaucoup de capteurs.
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    C'est un contrôle en boucle ouverte.
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    Pour ceux d'entre vous qui le savez, si vous n'avez pas de capteurs,
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    et qu'il y a une quelconque perturbation, vous savez ce qu'il arrive...
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    (Rires)
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    Donc d'après cette réussite, l'année suivante
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    nous avons conçu le bon design mécanique
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    à partir de la cinématique.
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    Et donc, DARwin I est né en 2005.
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    Il peut se lever. Il marche, très impressionnant.
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    Par contre, comme vous le voyez,
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    il a un câble, un cordon ombilical. Donc on utilise toujours une source de puissance externe,
  • 9:08 - 9:10
    et de la communication de l'extérieur.
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    Donc, en 2006, nous avons commencé à nous amuser.
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    Donnons-lui l'intelligence. Nous l'avons doté de toute la puissance informatique nécessaire,
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    un processeur Pentium M de 1,5 GHz,
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    deux caméras FireWire, 8 gyroscopes, des accéléromètres
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    4 capteurs de moments, des batteries au lithium.
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    Et depuis, DARwin II est complètement autonome.
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    Il n'est plus télécommandé.
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    Il n'y a plus de câble. Il regarde autour, cherche le ballon,
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    regarde encore, cherche le ballon et tente de jouer au foot
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    de façon autonome, avec l'intelligence artificielle.
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    Voyons comment il se débrouille. Ceci est notre tout premier essai,
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    et... vidéo: BUUUUT!
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    Sachez qu'il existe une compétition nommée RoboCup.
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    Je ne sais pas si plusieurs d'entre vous la connaissez.
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    C'est une compétition internationale de robots autonomes jouant au football.
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    L'objectif de la RoboCup, le véritable objectif, consiste à,
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    d'ici l'an 2050,
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    avoir des robots humanoïdes pleine grandeur, complètement autonomes,
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    qui disputeront un match contre les gagnants humains de la Coupe Du Monde...
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    et gagneront!
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    C'est véritablement le but. C'en est un très ambitieux
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    mais nous croyons vraiment pouvoir y arriver.
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    Donc nous voici l'année dernière en Chine.
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    Nous avons été la toute première équipe américaine à se qualifier
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    dans la compétition de robot humanoïde.
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    Ici c'est cette année, en Autriche.
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    Vous allez voir l'action, 3 contre 3,
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    de façon complètement autonome.
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    Voilà. Oui!
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    Les robots suivent le ballon et jouent
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    en équipe entre eux.
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    C'est très impressionnant. C'est vraiment un événement de recherche
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    enrobé par une compétition plus excitante.
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    Ce que vous voyez ici, c'est la magnifique
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    Coupe Louis Vuitton.
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    Elle est décernée au meilleur humanoïde,
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    et nous aimerions bien la rapporter pour la toute première fois aux États-Unis
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    l'année prochaine, donc souhaitez-nous bonne chance!
  • 10:54 - 10:56
    Merci!
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    (Applaudissements)
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    DARwin a aussi beacoup d'autres talents.
  • 11:01 - 11:04
    L'an passé il a dirigé l'Orchestre Symphonique de Roanoke
  • 11:04 - 11:07
    pour le concert des Fêtes.
  • 11:07 - 11:10
    Voici la prochaine génération, le DARwin IV,
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    plus intelligent, rapide et fort.
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    Et il tente de vous montrer son agileté.
  • 11:15 - 11:18
    "Je suis macho, je suis fort.
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    Je peux aussi faire des mouvements d'arts martiaux
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    à la Jackie Chan"
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    (Rires)
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    Et il quitte. Donc c'était DARwin IV,
  • 11:28 - 11:30
    encore une fois, vous pourrez le voir dans le lobby.
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    Nous croyons vraiment qu'il s'agira du premier robot
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    humanoïde capable de courir des États-Unis. Donc, à suivre!
  • 11:35 - 11:38
    Très bien, donc je vous ai montré quelques uns de nos plus excitants robots au travail.
  • 11:38 - 11:41
    Mais quel est le secret de notre succès?
  • 11:41 - 11:43
    D'où viennent ces idées?
  • 11:43 - 11:45
    Comment arrivons-nous à développer ce genre d'idées?
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    Nous avons un véhicule complètement autonome
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    qui peut se déplacer dans un environnement urbain. Nous avons gagné un demi-million de dollars
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    à la compétition DARPA Urban Challenge.
  • 11:51 - 11:53
    Nous avons également le tout premier
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    véhicule de la planète qui puisse être conduit par un aveugle.
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    Nous l'appelons le défi du conducteur aveugle, c'est très excitant
  • 11:57 - 12:01
    et plusieurs autres projets de robotique dont j'aimerais vous entretenir.
  • 12:01 - 12:03
    Voici les prix que nous avons gagné à l'automne 2007 seulement,
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    lors de compétitions de robotique et ce genre de choses.
  • 12:06 - 12:08
    Dans les faits, nous avons 5 secrets.
  • 12:08 - 12:10
    Premièrement, comment trouver cette inspiration,
  • 12:10 - 12:12
    où aller pour avoir cet éclair de génie?
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    Voici une histoire vraie, mon histoire.
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    Le soir lorsque je me couche, vers 3 ou 4 heures du matin,
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    je m'étends, je ferme mes yeux et je vois ces lignes et cercles
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    et ces différentes formes qui flottent autour de moi,
  • 12:22 - 12:25
    elles s'assemblent et composent ce genre de mécanismes.
  • 12:25 - 12:27
    Et alors je pense: "Ah! Ceci, c'est super!"
  • 12:27 - 12:29
    Donc, juste à côté de mon lit, je garde un cahier de notes,
  • 12:29 - 12:32
    un journal, avec un stylo spécial doté d'une lumière, une DEL,
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    pour éviter d'allumer la lumière et réveiller ma femme.
  • 12:34 - 12:36
    Donc je vois cela, gribouille le tout par écrit, ajoute quelques schémas,
  • 12:36 - 12:38
    et je retourne au lit.
  • 12:38 - 12:40
    Chaque matin,
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    la toute première chose que je fais avant la première tasse de café,
  • 12:42 - 12:44
    avant de me brosser les dents, c'est d'ouvrir ce calepin.
  • 12:44 - 12:46
    Souvent il est vide,
  • 12:46 - 12:48
    parfois il s'y trouve quelque chose d'inutile,
  • 12:48 - 12:51
    mais la plupart du temps je ne peux simplement pas me relire.
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    Et donc ... 4 heures du matin, à quoi vous attendez-vous?
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    Donc je dois déchiffrer ce que j'ai écrit.
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    Mais quelques fois je vois cette brillante idée là dedans,
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    et j'ai cette épiphanie.
  • 13:01 - 13:03
    Je cours à mon ordinateur, dans mon bureau à la maison,
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    je tape ces idées avec les schémas,
  • 13:05 - 13:08
    et je maintiens un base de données d'idées.
  • 13:08 - 13:10
    Alors quand nous recevons un appel pour une soumission,
  • 13:10 - 13:12
    je tente de trouver une solution possible entre
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    mes idées possibles
  • 13:14 - 13:16
    et le problème. S'il y a correspondance nous préparons une soumission,
  • 13:16 - 13:20
    obtenons les fonds de recherche et c'est comme ça que nos programmes de recherche naissent.
  • 13:20 - 13:23
    Mais une simple étincelle d'imagination n'est pas suffisante.
  • 13:23 - 13:25
    Comment arrivons-nous à développer ce genre d'idées?
  • 13:25 - 13:28
    À notre labo, RoMeLa,
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    nous tenons de fantastiques séances de tempêtes d'idées.
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    Donc nous nous rassemblons et discutons de problèmes,
  • 13:33 - 13:35
    même des problèmes sociaux et nous en parlons.
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    Mais avant de commencer, nous instaurons cette règle sacrée:
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    la voici:
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    Personne ne critique les idées de l'autre.
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    Personne ne s'oppose à une opinion.
  • 13:45 - 13:47
    C'est important car souvent les étudiants craignent
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    ou se sentent mal à l'aide face aux avis des autres
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    quant à leurs idées et pensées.
  • 13:52 - 13:54
    Par contre, une fois cette règle établie, c'est impressionnnant
  • 13:54 - 13:56
    de voir à quel point les étudiants se laissent aller.
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    Ils ont ces folles et brillantes idées,
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    toute la salle est électrifiée d'énergie créative.
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    Et c'est de cette façon que l'on obtient nos idées.
  • 14:05 - 14:08
    Bien, nous arrivons à la fin mais il y a une chose encore dont je veux vous parler.
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    Donc, simplement une étincelle d'idée et du développement ne sont pas suffisants.
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    Il y a eu un grand moment à TED,
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    je crois que c'était Sir Ken Robinson, n'est-ce pas?
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    Il a donné une conférence à propos de l'éducation
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    et disait que l'école tue la créativité.
  • 14:21 - 14:24
    Alors, dans les faits il y a deux côtés à cette histoire.
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    On ne peut réaliser
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    ces merveilleuses idées
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    avec la créativité et l'intuition d'ingénierie seulement.
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    Si vous souhaitez aller plus loin que la surface,
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    si vous voulez dépassez le stade du hobby en robotique
  • 14:36 - 14:39
    et aborder les grands challenges de la robotique
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    à travers de la recherche rigoureuse,
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    nous avons besoin de plus que cela. C'est là que l'école entre en compte.
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    Batman, qui se bat contre les forces du mal,
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    il a sa ceinture d'outils, il a son grappin,
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    et toutes sortes de gadgets.
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    Pour nous, roboticiens, ingénieurs et chercheurs,
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    ces outils ce sont les leçons que nous apprenons en classe.
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    En Mathématiques, les Équations Différentielles,
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    J'ai l'algèbre linéaire, la science, la physique,
  • 15:02 - 15:05
    et même de nos jours, la chimie et la biologie, comme vous l'avez constaté.
  • 15:05 - 15:07
    Ce sont tous des outils dont nous avons besoin.
  • 15:07 - 15:09
    Donc, le plus d'outils nous avons, pour Batman
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    le plus efficace il est à combattre les méchants,
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    pour nous, le mieux équipés nous sommes à attaquer ces gros problèmes.
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    Alors l'éducation est très importante.
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    Et il ne s'agit pas seulement de cela
  • 15:20 - 15:22
    seulement, vous devez travailler extrêmement dur.
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    Alors je dis toujours à mes étudiants:
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    "Travaillez intelligemment, ensuite travaillez dur".
  • 15:26 - 15:29
    Cette photo a été prise à 3:00 du matin.
  • 15:29 - 15:31
    Je vous garantis que si vous venez au labo à 3:00, 4:00
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    des étudiants travaillent là,
  • 15:33 - 15:36
    pas parce que je le leur demande, mais parce qu'ils s'amusent trop!
  • 15:36 - 15:38
    Ce qui m'amène au dernier point:
  • 15:38 - 15:40
    N'oubliez pas de vous amuser.
  • 15:40 - 15:43
    C'est réellement là le secret de notre réussite. Nous avons beaucoup trop de plaisir.
  • 15:43 - 15:46
    Je crois réellement que la plus grande productivité est atteinte lorsqu'on s'amuse.
  • 15:46 - 15:48
    Et c'est précisément ce que l'on fait.
  • 15:48 - 15:50
    Et voilà. Merci infiniment.
  • 15:50 - 15:55
    (Applaudissements)
Title:
Dennis Hong: Mes 7 espèces de robot
Speaker:
Dennis Hong
Description:

À TEDxNASA, Dennis Hong présente sept types de robots tout-terrain. Parmi ceux-ci: DARwin, un robot humanoïde qui joue au football ou CLIMBeR qui grimpe des falaises. Tous ces projets sont conçus et construits par son équipe à RoMeLa (RObotics and MEchanisms LAboratory) à l'Institut de Technologie de Virginia. Hong dévoile vers la fin de cette conférence les cinq secrets de créativité qui permettent à son équipe d'obtenir de tels succès techniques.

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Video Language:
English
Team:
TED
Project:
TEDTalks
Duration:
15:57
Felix Amyot added a translation

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