À la fin des années 1960, dans les couloirs du Stanford Research Institute, en Californie, un robot monté sur roues circule entre des blocs posés au sol. Il s’appelle Shakey. Il porte des caméras et des capteurs de contact, et confie ses calculs, par une liaison radio, à un gros ordinateur distant. Développé entre 1966 et 1972, il est le premier robot mobile capable de raisonner sur ses propres actions : on peut lui demander de pousser un bloc hors d’une plate-forme. Aller de la porte à la table rassemble déjà, pour lui comme pour ses successeurs, quatre problèmes : savoir où il est, repérer ce qui bloque, choisir un passage et réussir à le suivre.
LE DÉCLIC EN IMAGE
Le chemin doit laisser passer tout le robot
Un trajet direct peut rencontrer un obstacle. Le détour doit aussi prévoir une marge autour du robot.
Le robot part d’une position estimée et vise une destination.
Les obstacles occupent une partie de l’espace disponible.
Le trajet contourne ces zones avec une marge de passage.
LES BASESLes bases, si vous découvrez le sujet
- Localisation
- L’estimation de l’endroit où se trouve le robot et de son orientation.
- Carte
- Une représentation de l’environnement, qui peut comporter des erreurs ou des zones inconnues.
- Odométrie
- L’estimation d’un déplacement à partir des mouvements du robot lui-même : tours de roue, ou images successives dans le cas de l’odométrie visuelle.
Au fil de cette lecture
Savoir où l’on se trouve
Le moyen le plus simple consiste à compter les tours de roue. Sur un sol meuble, ce compte s’éloigne vite de la réalité. En 2004, le rover martien Spirit tente de gravir une pente de plus de 25 degrés : le glissement mesuré atteint 125 %, ce qui signifie que l’engin recule alors que ses roues tournent pour avancer. Les ingénieurs du Jet Propulsion Laboratory de la NASA avaient prévu la parade : après un petit déplacement en terrain glissant, le rover photographie le sol avec sa paire de caméras de navigation, retrouve les mêmes cailloux d’une image à l’autre et en déduit son déplacement réel. Cette odométrie visuelle a servi pendant la plupart des trajets de Spirit dans les collines Columbia.
La localisation combine ainsi plusieurs indices pour estimer une position et une orientation, avec une marge d’erreur. Deux couloirs semblables peuvent créer une ambiguïté, et une pièce réaménagée rend la carte moins fidèle. Retrouver sa position fait partie du déplacement, au même titre que choisir une direction.
Représenter ce qui bloque le passage
Une manière courante de décrire une pièce consiste à la découper en petites cases marquées libres, occupées ou inconnues. Une salle de 10 mètres sur 10 découpée en carrés de 5 centimètres compte déjà 40 000 cases. Une case inconnue reste un risque : rien ne dit qu’elle est vide.
Reste la taille du robot. Un passage visible entre deux chaises peut être trop étroit pour son corps. L’astuce des roboticiens consiste à grossir chaque obstacle de l’encombrement du robot, puis à chercher le chemin d’un simple point dans cette carte élargie. Ce changement de point de vue, appelé espace des configurations, transforme une question de gabarit en question de géométrie, et l’on y ajoute une marge pour absorber les erreurs de position.
Choisir une route
C’est pour Shakey que Peter Hart, Nils Nilsson et Bertram Raphael ont mis au point, en 1968, l’algorithme A*. Il explore la carte en privilégiant les directions qui semblent mener au but, et l’on peut démontrer qu’il trouve le chemin de moindre coût. Il sert encore aujourd’hui, jusque dans les calculs d’itinéraires routiers.
Tout dépend pourtant de ce qu’on appelle « coût ». Distance, temps, énergie, proximité des obstacles : selon les critères choisis, un détour large et facile à suivre peut l’emporter sur un raccourci étroit. La façon de tourner compte aussi. Un petit robot rond qui pivote sur place n’a pas les contraintes d’un véhicule qui doit avancer pour braquer, et une ligne parfaite vue de dessus peut exiger une manœuvre impossible.
Suivre et corriger
Une route tracée sur la carte doit devenir des commandes de vitesse et de direction. Le contrôleur compare sans cesse le mouvement mesuré au mouvement souhaité et corrige l’écart. Si une personne traverse la pièce, le robot ralentit, s’arrête ou recalcule une partie du trajet, selon la façon dont il a été conçu.
Sur Mars, cette autonomie devient une nécessité. La planète se trouve en moyenne à environ 225 millions de kilomètres de la Terre ; un signal radio met plus de douze minutes à faire le trajet dans un seul sens. Piloter un rover en direct, comme avec une manette, est impossible. Depuis près de trente ans, les équipes au sol tracent donc des itinéraires jalonnés de points de passage espacés en général de 100 mètres au plus, et le rover exécute seul chaque étape en surveillant ses propres mesures, quitte à s’arrêter avant la fin s’il progresse moins que prévu.
Vérifier les situations qui changent
Un robot qui réussit dans une pièce vide peut échouer avec un tapis glissant, un miroir, une porte fermée ou un objet tombé au sol. Les vidéos de démonstration montrent souvent un trajet réussi dans un décor préparé ; la vraie épreuve est l’écart entre la carte et le monde. Certains systèmes construisent leur carte tout en cherchant à s’y situer, et les deux résultats restent des estimations.
Savoir s’arrêter fait partie du travail. En 2004, dans le cratère Endurance, le rover Opportunity manœuvre sur une pente de sable et de roches enfouies, juste au-dessus d’un rocher long d’un mètre et demi baptisé Wopmay. À plusieurs reprises, ses images lui indiquent qu’il glisse trop près de l’obstacle : il interrompt de lui-même les trajets prévus. Les ingénieurs avaient anticipé ce cas, et c’était la bonne décision.
Ce qu’on garde en tête.
- Les tours de roue mentent sur un sol glissant : un robot recale sa position en comparant ce qu’il voit à ce qu’il croit.
- Pour planifier, on grossit les obstacles de la taille du robot puis on cherche le chemin d’un point ; l’algorithme A*, conçu pour Shakey en 1968, sert toujours.
- Sur Mars, à plus de douze minutes-lumière en moyenne, un rover doit corriger et parfois interrompre seul son trajet.
Ce que l’on sait. Ce qui reste ouvert.
Un chemin dépend de la carte, de la forme du robot et de ses possibilités de mouvement ; une route correcte sur un dessin peut rester impossible à suivre dans le monde réel. Les exemples martiens concernent des missions précises et ne décrivent pas tous les robots. Sur le schéma, les obstacles restent fixes et le robot est fortement simplifié.
UN PETIT DÉCLIC POUR LA ROUTE
Un robot compte très précisément les tours de ses roues. Connaît-il sa position ?
Remonter à la source.
- Shakey, le premier robot mobile capable de raisonnerComputer History Museum · Exposition en ligne, en anglais↗
- Milestone : Shakey, 1972 (dont l’algorithme A*, 1968)IEEE · Engineering and Technology History Wiki, en anglais↗
- Visual Odometry on the Mars Exploration RoversCheng, Maimone et Matthies · NASA JPL, IEEE Robotics & Automation Magazine · Article en anglais↗
- Perseverance réalise son premier trajet planifié par IANASA · Communiqué de mission, en anglais↗
- Les obstacles dans l’espace des configurationsModern Robotics — Northwestern University↗
- Planification sur une grilleModern Robotics — Northwestern University↗
Sources consultées le 9 octobre 2026. Rédaction assistée par IA, sans relecture indépendante d’expert à ce stade.
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