Les sont un type de robot qui pour leur mobilité utilisent des membres articulés, tels que des mécanismes de jambes, pour assurer leur locomotion.
Ils imitent généralement un animal (mammifère quadrupède, insecte ou arachnide). Le biomimétisme.. les rend dans certains contextes nettement plus polyvalents que les robots à roues car ils peuvent traverser de nombreux types de terrains, mais consomment plus d'énergie.
Les robots humanoïdes et quadrupèdes, qui ont longtemps relevé de la science-fiction, ont fait de grands progrès — en termes de matériel, locomotion, autonomie, données et applications ; ils sont les plus courants.. Les avancées portent notamment sur la robustesse mécanique, la capacité à se déplacer sur des terrains variés, l'intégration de stratégies de contrôle plus autonomes, l'exploitation de données riches pour l'apprentissage, et l'élargissement des usages dans des environnements industriels, logistiques ou de recherche.
Histoire et utilisations Les robots à pattes (« polypodes » : bipèdes, quadrupèdes, hexapodes) sont devenus l'un des domaines clé de l'ingénierie de l'intelligence artificielle, de la bionique, du contrôle et des interactions robot-environnement, alors que leur mobilité et adaptabilité ont été considérablement améliorées grâce aux avancées récentes de l'IA dite « incarnée », mais aussi des mécanismes de marche, et des modèles dynamiques..
Un robot hexapode, dès la fin des années 1970, est testé par l'université d'État de l'Ohio, utilisé comme plateformes de développement pour, notamment, développer le contrôle numérique des Actuateurs de « robots marcheurs ».
La recherche universitaire sur le sujet s'est amplifiée dans les années 1980D. Todd (1985) Walking Machines: An Introduction to Legged Robots, Advanced Industrial Technology Series (Chapman and Hall), à l'époque où le roboticien américain Marc Raibert fait passer les robots à pattes de simples robots statiquement équilibré, à des robots marcheurs dotés d'une stabilité dynamique, notamment grâce à un « contrôleur de marche » fondé sur le « modèle du pendule inversé linéaire » (LIPM, un modèle simplifié où UN bâton ou pendule rigide vertical, instable, est représenté par un point de masse au‑dessus d'un pivot, avec des équations linéarisées, c'est à dire simplifiées où l'on ne garde, métaphoriquement, que la partie à peu près droite d'un phénomène complexe) Marc Duclusaud, Model-based approaches and reinforcement learning for robust and autonomous locomotion of humanoid robots in dynamic contexts (thèse), Bordeaux, (consulté le ).. Des robots bipèdes et quadrupèdes ont aussi servi de modèles physiques pour étudier la locomotionW.D Shin, H Phan, M.A Daley, A.J Ijspeert, D Floreano (2024) Fast ground-to-air transition with avian-inspired multifunctional legs. arXiv:2412.02389… mais le défi de la « course bipède » ne sera remporté qu'au milieu des années 2020D. Crowley, J. Dao, H. Duan, K. Green, J. Hurst, A. Fern, “Optimizing bipedal locomotion for the 100m dash with comparison to human running” in 2023 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA) (IEEE, 2023), ..
Dans la décennie 2015-2020, des avancées matérielles et logiciellesE. Todorov, T. Erez, Y. Tassa (2012), “MuJoCo: A physics engine for model-based control” in IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS) (IEEE,), .V. Makoviychuk (2021) “Isaac Gym: High performance GPU based physics simulation for robot learning” in International Conference on Neural Information Processing Systems (NeurIPS), J. Vanschoren, S. Yeung, Eds. (Open Review); https://openreview.net/forum?id=fgFBtYgJQX_.N. Rudin, D. Hoeller, P. Reist, M. Hutter (2022) “Learning to walk in minutes using massively parallel deep reinforcement learning” in Proceedings of the 5th Conference on Robot Learning, A. Faust, D. Hsu, G. Neumann, Eds., vol. 164 of Proceedings of Machine Learning Research (PMLR), .M. Mittal (2025) A GPU-accelerated simulation framework for multi-modal robot learning. arXiv:2511.04831 [cs.RO] (2025).. combinent leurs effets aux progrès de la miniaturisation et de l'Internet des objets, alors que les actionneurs se font plus fiables, plus petits et moins coûteuxB. G. Katz (2018) “A low cost modular actuator for dynamic robots,” thesis, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA. Leurs coûts diminuent. Le calcul embarqué, l'apprentissage par renforcement et les logiciels open-sourceF. Grimminger, A. Meduri, M. Khadiv, J. Viereck, M. Wüthrich, M. Naveau, V. Berenz, S. Heim, F. Widmaier, T. Flayols, J. Fiene, A. Badri-Spröwitz, L. Righetti (2020) An open torque-controlled modular robot architecture for legged locomotion research. IEEE Robot. Autom. Lett. 5, 3650–3657 transforment alors les robots à pattes en systèmes de plus en plus agiles et capables de se déplacer de façon autonome en extérieur ; ils dotent ces robots d'une « compréhension » inédite de leur environnement.
Des tels robots servent aussi d'outils scientifiques d'acquisition de données environnementales, d'échantillonnage du solC. G. Wilson, F. Qian, D. J. Jerolmack, S. Roberts, J. Ham, D. Koditschek, T. F. Shipley (2021) Spatially and temporally distributed data foraging decisions in disciplinary field science. Cogn. Res. Princ. Implic. 6, 29 et l'observation d'animaux dans leur habitatK. Melo, T. Horvat, A. J. Ijspeert (2023) Animal robots in the African wilderness: Lessons learned and outlook for field robotics. Sci. Robot. 8, eadd8662C. Canteloup, J. Lee, S. Zimmermann, M. Alvino, M. Montenegro, M. Hutter, E. van de Waal (2024) When monkeys meet an ANYmal robot in the wild. bioRxiv 2024.08.13.607714 [Preprint], tandis que des agences spatiales explorent leur potentiel pour marcher, grimper, escalader et progresser dans des environnements extraterrestres où les rovers à roues sont limités… malgré des défis persistants de gestion thermique, énergétique et de fiabilité dans ces environnements « hostiles ».
L'agilité et l'expressivité de certains de ces robots font qu'ils ont été aussi adoptés dans les arts et le divertissement, dont avec des « robots sociaux » comme AIBO ou NAO, avec jusqu'à des incarnations de personnages de cinéma. Dans ces cas, de nouvelles architectures d'intelligence artificielle rapprochant « réflexes » et « cerveau » permettent de concevoir des machines capables non seulement d'agir avec robustesse, mais aussi de devenir des compagnons émotionnels capables de comprendre le contexte et de s'accorder aux humains..
En 2026, localement, certains de ces « robots marcheurs intelligents », travaillent en usine ou livrent des colis directement aux portes d'entrée.J. M. Hollerbach, I. W. Hunter, J. Ballantyne, “A comparative analysis of actuator technologies for robotics” in The Robotics Review 2, O. Khatib, J. J. Craig, T. Lozano-Pérez, Eds. (MIT Press, 1992), .. Et de nombreux autres sont testés comme preuve de concept (dont pour des opérations de recherche et de sauvetage, par exemple avec le système multi-plateformes Cerberus, développé par un consortium mené par l'ETH Zurich, l'université d'Oxford, le NTNU/université du Nevada et d'autres partenaires et laboratoires et primé en 2021 ; Cerberus combine des robots à pattes (Spot modifié, ANYmal) à des robots volants et à une pile logicielle d'autonomie, de perception et de planification unifiée pour explorer des environnements souterrains, sans GPS, éventuellement avec une visibilité dégradée, des communications limitées, et dans un environnement à géométrie complexeM. Tranzatto, T. Miki, M. Dharmadhikari, L. Bernreiter, M. Kulkarni, F. Mascarich, O. An-dersson, S. Khattak, M. Hutter, R. Siegwart, K. Alexis (2022), CERBERUS in the DARPA Subterranean Challenge. Sci. Robot. 7, eabp9742. Certains sont testés par des militairesP. Scharre (2018) Army of None: Autonomous Weapons and the Future of War (Norton), dont sur le champ de bataille russo-ukrainien en Europe (dont le Phantom MK‑1conçus par la start‑up américaine Foundation Robotics, ici pour des missions de reconnaissance)..
Saut, et de schéma d'appui sur le sol Idéalement, les robots marcheurs doivent apprendre à se mouvoir sans risque de chute (ou avec des chutes résilientes), même sur des terrains encombrés, accidenté ou mouvants (sur un navire sur des vagues par exemple). Ceci implique un contrôle précis, dynamique et en temps réel des actionneurs de ses membres locomoteurs et/ou équilibrateurs. Un système de contrôle fin de leur démarche maintient leur équilibre où divers capteurs permettent d'ajuster le placement des pieds. Pour cela, des algorithmes de planification et une intelligence embarquée règlent en permanence la direction et la vitesse du mouvement..
Pour cela, le centre de gravité du marcheur doit être soutenu (soit statiquement en veillant à ce que le centre de gravité soit toujours situé à l'intérieur de la zone de support formée par les membres locomoteurs (jambes ou « pattes ») en contact avec le sol ; soit dynamiquement en maintenant la trajectoire du centre de gravité de manière à ce qu'il puisse être repositionné par les forces d'une ou plusieurs de ses jambes).
Le saut Les robots marcheurs sont parfois aussi sauteurs, et alors bioinspirés en termes de puissance d'impulsion/amortissement, de coordination des membres et de stratégies de contrôle — à partir de modèles naturels que sont par exemple la grenouille, le criquet ou le kangourou. ; ces robots doivent calculer et optimiser en temps réel leur trajectoire, leur équilibre et leur réception en fin de saut (et une cinétique de rétablissement postural rapide en cas de chute accidentelle). Ceci implique que leurs concepteurs aient bien modélisé les aspects dynamiques et de contraintes physiques du saut, du rebond, d'une glissade ou d'une roulade… Ceci implique aussi une combinaison fluide du saut avec d'autres modes de locomotion, et d'affiner les méthodes d'apprentissage, pour créer des robots aux comportements de sauts plus adaptatifs et robustes en contexte incertain, et en tenant préventivement compte des limites du saut pour les « robots lourds » ou chargés ; en 2026, il existait plus de trente robots bipèdes, quadrupèdes et « hybrides roue‑pattes » capables de sauter..
Arts martiaux comme source d'inspiration L'étude de postures et d'enchainements bioinspirés par les arts martiaux est un champ émergent de la robotique (robotique humanoïde essentiellement). Elle vise à transférer vers les machines les principes biomécaniques, posturaux et décisionnels observés chez les pratiquants humains (avec ou sans armes), et à aider les robots (humanoïdes notamment) à changer de mouvement de manière fluide (sans perte d'équilibre) par exemple pour courir, puis sauter, puis éviter un obstacle, effectuer une roulade et se relever dans une même séquence…)..
Les recherches menées depuis les années 2000 montrent ou confirment que les arts martiaux offrent un corpus unique de mouvements extrêmes et/ou hautement dynamiques — coups de pied, esquives, rotations, impulsions, chutes/roulades résilientes., qui combinent une gestion des impacts, une stabilité active, une anticipation et une coordination segmentaire (coordination neuromusculaire des « segments » du corps que sont les jambes, bras, tronc, tête qui s'organisent et se synchronisent entre eux pour produire un mouvement efficace). Ce sont autant d'éléments précieux pour concevoir des robots capables d'agir dans des environnements complexes et face à des situations inattendues ou de danger.