Evolution sur les plateformes logistiques...Les Soft Robots après les Cobots ?

Après de nombreux progrès autour de la programmation facilité des COBOTS, la robotique approche maintenant l'interaction avec l'Etre Humain sous une forme plus attentive.

L'apparition des robots dans les années 80-90, avait rapidement amené un discours d'opposition entre l'Homme et la Machine.

Avec plus de 30 ans d'expérience, l'Industrie, le médical et la Logistique voient le Robot ou le Cobot comme un assistant de l'opérateur en le soulageant dans les taches les plus difficiles.

Avec des OEE (Overall Equipment Efficiency) de plus en plus élevés, la pénibilité devient un enjeu majeur que nous devons traiter comme une priorité 1 (Safety First).

Je vous laisse lire cet article qui permet de voir l'Homme et la Machine se rapprocher progressivement...

Bonne lecture !




© LauMarghe - BioRobotics Institute Scuola Superiore Sant'Anna (Pise, Italie) CC BY-SA Serrer la main d'un robot sans que la votre soit broyée


Extrait de l'article publié par le magazine 20 minutes (20 Minutes, information en continu, actualités, politique, sport…)

Les futurs robots seront plus « mous », donc moins dangereux pour l'homme 20 Minutes avec The Conversation

ROBOTIQUE - Découvrez, chaque jour, une analyse de notre partenaire The Conversation. Aujourd’hui, un chercheur nous explique pourquoi il est impératif que les prochaines générations de robots soient structurellement moins rigides


Depuis quelques années déjà, la conception des robots évolue vers plus de souplesse, car pour évoluer dans un environnement complexe ou changeant, la rigidité peut devenir un handicap. Fabriqués en silicone ou en plastique, ces nouveaux robots ne sont plus conçus à partir de squelettes rigides articulés et actionnés par des moteurs placés au niveau des articulations comme nous les connaissons traditionnellement. L’impression 3D permet aujourd’hui de créer des structures complexes composées de matières rigides et déformables, proche des matières organiques et des tissus que l’on retrouve dans la nature comme des vaisseaux sanguins, des oreilles, des matériaux alvéolaires

© Fournis par 20 MinutesPrototype de pneu 3D à structure alvéolaire © Michelin/3dnatives.com Pour répondre à certains défis du domaine de la robotique pour l’industrie, comme la collaboration directe et sûre entre les opérateurs et les robots, la miniaturisation, par exemple la manipulation des cellules, et pour des applications médicales, comme les interventions chirurgicales minimalement invasives, certains chercheurs développent de nouvelles méthodes de conception. Ces soft robots – des robots « souples » ou « mous » – ouvrent aussi des perspectives en termes de réduction des coûts de fabrication, de robustesse, et de sécurité. Cette nouvelle approche de la conception pourrait constituer une avancée majeure en robotique dans les années à venir. Lecteur vidéo depuis : YouTube (Politique de confidentialité, Conditions) Pourquoi des robots rigides et des robots souples ? Lecteur vidéo depuis : YouTube (Politique de confidentialité, Conditions) Optimiser le choix des matériaux utilisés n’est pas nouveau en robotique, mais en général la conception privilégie le maximum de rigidité pour le minimum de masse. On fabrique dans ce cas des robots en aluminium creux ou en fibre de carbone, par exemple, qui ne « tremble » pas, et qui peuvent passer d’une position à une autre à grande vitesse. Cette approche de conception est bien adaptée à certains problèmes industriels de cadence et de positionnement absolu comme la peinture ou la soudure des carrosseries de voiture. Lecteur vidéo depuis : YouTube (Politique de confidentialité, Conditions) Notre dossier « Robotique » En robotique souple, on cherche exactement l’inverse. Pourquoi ? D’une part, même dans l’industrie, on évolue vers des robots devant collaborer directement avec les utilisateurs et utilisatrices – ce sont les fameux cobots, dont le marché est en pleine croissance. Or, des robots trop rigides évoluant à vitesse élevée peuvent être dangereux en cas de choc et doivent être placés dans des cages de protection. Une conception avec des matériaux souples permettrait de renforcer la sécurité intrinsèque des robots. D’autre part, l’approche traditionnelle « rigide » est très performante dans un espace de travail complètement dégagé. Mais s’il faut entrer en contact avec l’environnement, prendre appui, saisir, se faufiler… alors une rigidité absolue devient un handicap. Une inspiration venant souvent de la nature Comme souvent en robotique, la conception des robots déformables s’inspire de la nature : les robots humanoïdes s’inspirent évidemment des humains, il existe de nombreuses versions de robots chiens (rigides), mais aussi des robots inspirés de plantes. Ainsi des chercheurs de l’Université de Clemson, pionniers dans le domaine, ont cherché à reproduire la dextérité du mouvement d’une trompe d’éléphant avec un système robotisé fait de tendons et de ressorts. L’entreprise allemande FESTO, dans d’autres travaux, a créé une trompe artificielle en utilisant la fabrication additive et de l’air comprimé. Ces projets visent à montrer qu’on peut reproduire une partie de la très grande dextérité des éléphants avec leur trompe. Ces bras robotisés peuvent effectuer des tâches complexes, notamment quand il y a des obstacles dans l’environnement direct du robot. Festo, « Bionic Handling Assistant », un robot souple à actionnement pneumatique s’inspirant des trompes d’éléphant. Mais d’autres créatures invertébrées, comme les poulpes sont une autre source d’inspiration. En robotique sous-marine, ces animaux sont un modèle – ils sont capables de se camoufler, de passer à travers de petites ouvertures mais aussi de s’agripper, saisir et manipuler des objets. D’autres chercheurs s’intéressent aussi aux chenilles, aux vers et même aux plantes ! L’objectif est d’extraire les principes de fonctionnement (se déplacer, se faufiler, attraper…) pour les appliquer aux robots. Robot vers de terre créé au MIT. Le robot avance en créant une vague de contraction le long de son corps… Pour quelles applications ? Si les chercheurs et les ingénieurs s’inspirent de la nature, ils ont des applications bien précises en tête. Pour l’industrie, la soft robotics a déjà créé des dispositifs pour saisir les objets. La conception de préhenseurs souples permet d’éviter d’abîmer les produits et d’être plus tolérant aux différences géométriques, pour attraper des fruits de différents calibres, par exemple. On peut citer le Versaball d’Empire Robotics ou le préhenseur de l’entreprise nommée justement Soft Robotics. Un autre domaine très actif sur ce sujet est la robotique chirurgicale. Ici les robots souples peuvent naviguer dans les vaisseaux ou aider à se faufiler dans l’abdomen et interagir en toute sécurité, en adaptant leur rigidité en fonction des organes et de la procédure chirurgicale. Par exemple, en s’inspirant de pieuvres, des chercheurs ont conçu un robot qui peut rester à l’état mou, pour un contact sans danger avec les structures anatomiques, et peut raidir certains de ses segments si nécessaire, pour accomplir des tâches chirurgicales spécifiques. Le changement de rigidité est obtenu grâce à la mécanique granulaire. Enfin, on voit naître des projets autour de l’aide aux personnes à mobilité réduite : une cabine de douche robotisée pour pouvoir gagner en autonomie, des orthèses ou morceaux d’exosquelettes souples qui viennent assister le mouvement de certaines articulations comme la cheville ou encore des dispositifs pour faciliter le transfert d’une personne d’un lit à l’autre. Le défi de la modélisation et du contrôle Le principal obstacle à l’émergence de cette robotique souple est que les méthodes actuelles de design et contrôle ne fonctionnent pas pour le déformable. En robotique souple, le robot se déforme pour bouger. Il faut pouvoir analyser un nombre de possibilités de mouvement infiniment plus important que pour un robot rigide, c’est cela le challenge ! Dans mon équipe DEFROST, nous proposons des approches différentes de modélisation mécanique des robots, pour par exemple tenir compte du comportement des matériaux souples utilisés pour fabriquer le robot. Nous développons aussi des algorithmes spéciaux, avec des temps de calcul suffisamment courts pour finir ces calculs complexes avant que le robot n’ait besoin de bouger. Une caractéristique importante des robots souples est qu’ils utilisent les contacts : ils se faufilent dans leur environnement, ils sont capables de mieux saisir des objets. Dans le cas des orthèses, ils sont en contact direct avec la peau du patient. Alors qu’en robotique rigide on travaille plutôt en évitement de collision, ici on cherche justement à s’appuyer sur l’environnement. Des méthodes spécifiques sont donc nécessaires pour commander les robots souples. Nous avons d’abord proposé des approches « commande en boucle ouverte » : on considère le modèle numérique du robot comme parfait et on pilote le vrai robot sans tenir compte des perturbations du monde réel, par exemple si les câbles qui déforment le robot s’allongent et se déforment eux aussi, ou si une personne s’appuie et déforme le bras du robot pendant qu’il exécute une tâche. Puis nous avons utilisé différents capteurs pour corriger la commande du robot et la rendre plus robuste (« commande en boucle fermée » qui corrige les positions du robot par rapport au modèle) et même prévu de la replanification, par exemple pour que le robot essaye de passer le long de l’obstacle en se faufilant. Dernièrement, nous avons aussi montré que le modèle permet de fusionner différentes informations issues de capteurs pour, à la fois corriger la commande mais aussi pour apporter des informations supplémentaires, comme la mesure d’une force qui s’applique sur le robot. Un robot souple capable de se faufiler. Cette vidéo montre le résultat d’un algorithme qui permet au robot d’atteindre automatiquement son but en s’appuyant sur un obstacle… Quelle suite à ces travaux ? Si l’on pousse plus loin l’imitation des êtres vivants, la perception qu’ont les robots de leur corps et de leur environnement est très importante. En les équipant de capteurs, on acquiert des informations sur les déformations du robot ou sur certains obstacles – un peu comme les nerfs. Par ailleurs, on travaille avec des matériaux actifs qui se déforment sous l’effet d’un potentiel électrique ou d’un champ magnétique, un peu comme les muscles. L’objectif est de permettre un contrôle plus local dans le corps du robot pour faciliter l’adaptation à l’environnement. En s’appuyant sur ces fondations, on pourra s’adresser à la véritable question qu’est l’autonomie. Là, le chantier est très ouvert : si on définit les tâches sur un robot souple comme on les définit sur un robot rigide, on ne va pas profiter de ses capacités à se faufiler, à s’appuyer, à venir épouser l’environnement. Comment faire ? High-Tech Pourquoi la notion d'intelligence artificielle doit autant à la science qu'à la fiction Planète Comment le ginkgo, un arbre vieux de 200 millions d’années, a conquis la Terre Cette analyse a été rédigée par Christian Duriez, directeur de recherche Inria (équipe Defrost) en co-tutelle avec l’université de Lille, le CNRS, l’IMT et Centrale Lille. L’article original a été publié sur le site de The Conversation.



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