RETINAE : REflex Tricks In Natural and Artificial Eyes

Qu'on les observe chez les insectes ou chez les mammifères, les mouvements oculaires sont divers et complexes. Ces mouvements sont pour la plupart au service d'une grande cause: la stabilisation du regard dans l'espace, sans laquelle maint traitement d’image serait impossible à réaliser par l’œil et le cerveau. Or cette fonction, si essentielle pour les êtres vivants, le sera tout autant pour les créatures artificielles de demain, qu'elles soient sous-marines, aériennes, terrestres, extra-terrestres ou intra-corporelles. Durant la locomotion, en effet, le système oculomoteur est en permanence sollicité pour compenser tous types de perturbations couvrant une large gamme dynamique (vibrations, rotations soudaines de la tête, raffales de vent ou courants marins, déplacements imprévisibles de la cible...). Le projet RETINAE est un projet transdisciplinaire basé à la fois sur la robotique et les neurosciences, qui vise à étudier les mécanismes et les fonctions de ces divers réflexes en charge de la fixation du regard, et d’en souligner tout l’intérêt au service du comportement de l’homme et des machines. Ce projet s'articule autour des trois points suivants: 1. Concevoir, simuler et réaliser un système oculomoteur miniature capable d’effectuer aussi bien des saccades (par exemple, un déplacement angulaire de l'oeil à 300°/s) que de la poursuite fine d'objets contrastés. Ce système sera aussi doté d'un Réflexe Vestibulo-Oculaire (RVO) basé sur l'utilisation de micro-gyromètres, disponibles depuis peu sous forme de micro-systèmes (MEMS) 2. Appliquer les capacités de l'oeil et de ses réflexes associés au problème de la stabilisation en vol stationnaire d'un micro-véhicule aérien. Un robot bi-rotor doté de vision sera construit et équipé du système oculomoteur en question. Ce démonstrateur aérien sera capable de se stabiliser en maintenant son regard fixé sur un objet placé au sol. Cette fixation visuelle sera renforcée par un RVO et un réflexe saccadique. Une telle phase de vol stationnaire sera essentielle pour les futurs micro-aéronefs, qui devront naviguer dans des espaces contraints tels que l’intérieur d’un bâtiment, où ils n’auront aucunément accés à des signaux de type GPS. 3. Analyser en parallèle le système oculomoteur du singe, en extraire un schéma fonctionnel et le confronter aux nombreux modèles avançés depuis 50 ans. L’objectif sera notamment d'étudier le couplage existant entre le réflexe saccadique et le réflexe de poursuite fine lorsque la fovea doit se verrouiller sur une cible stationnaire ou mobile. Cette étude neurophysiologique sera menée en symbiose avec l’équipe biorobotique, confrontée à des problèmes similaires de couplage de réflexes oculomoteurs sur des systèmes artificiels. Il va sans dire que les résultats pourront être du plus grand intérêt également pour mieux comprendre l’origine de certains dysfonctionnements oculo-moteurs Ce projet s'appuie sur une collaboration fortement interdisciplinaire pour l'exploration de nouvelles solutions en robotique bio-inspirée. Le défi que veut relever le projet RETINAE est de pouvoir mettre en oeuvre, à bord d’un robot autonome doté de vision, des principes extraits de la complexité du vivant et assurément bien éprouvés depuis des millions d'années. Les idées proposées dans ce projet résultent de l’interaction forte et des échanges fructueux entre l'équipe Biorobotique et l'équipe DyVA, toutes deux localisées à Marseille. L'appel à projets « non-thématiques » paraît le mieux adapté à cette demande par suite de l’aspect non-classique (fortement bio-inspiré) de ce projet robotique. Les expériences prévues sur le singe ont reçu l'accord du Comité Régional d'Ethique sur l'expérimentation animale. Les protocoles d'expérimentation proposés seront menés dans le respect des réglements du Ministère de l'Agriculture (87/848) et de l’UE (86/609/EEC).