Freddy II (1973-1976) était un robot expérimental développé au sein du département d'intelligence artificielle et de perception de l'Université d'Édimbourg, devenu plus tard partie de l'École d'informatique. Il succédait au prototype Freddy Mark I (1969-1971) et fut l'un des premiers systèmes à intégrer vision par ordinateur, manipulation et contrôle intelligent sur une plateforme polyvalente et reprogrammable. Le projet fut initié et supervisé par Donald Michie et contribua à la recherche fondamentale en intelligence artificielle et en robotique durant les années 1970.
Le robot était conçu pour assembler de simples jouets modèles à partir de blocs de bois, tels que des bateaux avec mâts et des voitures avec essieux et roues. Il pouvait être réentraîné pour effectuer une nouvelle tâche en un jour ou deux, une capacité remarquable pour l'époque. Freddy II est désormais exposé au Royal Museum d'Édimbourg, en Écosse, avec une vidéo en boucle de ses tâches d'assemblage.
Conception technique
Freddy II disposait d'un manipulateur à 5 degrés de liberté avec une grande « main » verticale capable de se déplacer de haut en bas, de pivoter autour de l'axe vertical et de faire tourner les objets tenus dans sa pince autour d'un axe horizontal. Deux degrés de liberté translationnels supplémentaires étaient fournis par une surface de travail qui se déplaçait sous la pince, simplifiant la construction du bras. La pince était de type à deux doigts en pincement, et le système comprenait une caméra vidéo et, plus tard, un générateur de bandes lumineuses pour le balayage 3D à lumière structurée.
Le matériel mécanique et l'électronique analogique furent conçus et construits par Stephen Salter, qui a ensuite innové dans la technologie de l'énergie des vagues (voir le canard de Salter). L'électronique numérique et l'interface informatique furent conçues par Harry Barrow et Gregan Crawford. Le logiciel fut développé par une équipe dirigée par Rod Burstall, Robin Popplestone et Harry Barrow, utilisant le langage de programmation POP-2, l'un des premiers langages de programmation fonctionnelle.
Le matériel informatique consistait en un ordinateur Elliot 4130 avec 384 Ko (128K mots de 24 bits) de RAM et un disque dur, relié à un petit ordinateur Honeywell H316 avec 16 Ko de RAM qui gérait directement la détection et le contrôle. Le système utilisait la correspondance de graphes sur les caractéristiques visuelles détectées pour reconnaître les pièces, comparant les données de la caméra aux modèles préalablement stockés.
Programmation et RAPT
Le projet Freddy a reconnu très tôt que la programmation au niveau des actionneurs (spécifier des commandes « déplace-toi ici, fais ceci ») était fastidieuse et ne parvenait pas à gérer les variations de position, de forme et de bruit des capteurs. Cela a conduit au développement du langage de programmation robotique RAPT par Pat Ambler et Robin Popplestone. RAPT spécifiait le comportement du robot au niveau des objets, définissant des objectifs en termes de relations de position souhaitées entre le robot, les objets et la scène, laissant les détails de réalisation de ces objectifs au logiciel sous-jacent.
Bien que développé dans les années 1970, RAPT reste considérablement plus avancé que la plupart des langages de programmation robotique commerciaux. Cette approche a permis à Freddy de faire face aux variations de placement des pièces et au bruit des capteurs, une étape significative vers l'automatisation flexible.
Controverse Lighthill
Au milieu des années 1970, l'utilité de poursuivre la robotique généraliste fut débattue tant aux États-Unis qu'au Royaume-Uni. Une émission de télévision de la BBC en 1973, connue sous le nom de « Débat Lighthill », opposa James Lighthill, qui avait rédigé un rapport critique pour les agences de financement scientifique britanniques, à Donald Michie d'Édimbourg et John McCarthy de l'Université de Stanford. Freddy II et le robot Shakey de Stanford/SRI furent utilisés pour illustrer l'état de l'art en robotique intelligente à l'époque, mettant en évidence le potentiel et les limites du domaine.
Héritage et contributeurs
Le projet Freddy a réuni des leaders des débuts de l'IA et de la robotique, notamment Pat Ambler, Harry Barrow, Ilona Bellos, Chris Brown, Rod Burstall, Gregan Crawford, Jim Howe, Donald Michie, Robin Popplestone, Stephen Salter, Austin Tate et Ken Turner. Leurs travaux ont influencé les développements ultérieurs en programmation robotique, en vision par ordinateur et en balayage à lumière structurée. Freddy II demeure un artefact historique de la recherche précoce en IA, démontrant l'intégration de la perception, de la manipulation et du contrôle de haut niveau qui sous-tend la robotique moderne.