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Les robots humanoïdes se mettent au travail

Les robots humanoïdes se mettent au travail

12.02.2016, par
Robot humanoïde CNRS/AIST Japon
Un robot humanoïde vérifiant la fontionnalité d'un panneau de commande.
Des robots humanoïdes devraient à l'avenir travailler sur les lignes d’assemblages des avions de ligne grâce à un programme de recherche franco-japonais lancé avec le groupe Airbus. Ils permettront de décharger les opérateurs humains des tâches les plus laborieuses ou dangereuses.

Un nouveau programme de recherche commun1, lancé aujourd’hui par le groupe Airbus et le Laboratoire franco-japonais de robotique (JRL)2, vise à développer des robots humanoïdes dédiés aux lignes de montage aéronautiques. « Étant donnée la spécificité des lignes d’assemblage aéronautiques et des tâches qu’elles requièrent, le groupe Airbus a des besoins bien définis, explique Abderrahmane Kheddar, directeur du JRL. Par exemple, les robots doivent être en mesure d’évoluer dans des espaces réduits tels qu’un fuselage, et accomplir des tâches complexes dans de nombreuses positions. Concrètement, l’industriel a besoin de robots humanoïdes capables de s’agenouiller ou de se pencher comme un être humain, et qui peuvent exécuter des fonctions plus sophistiquées comme visser ou serrer un boulon », ajoute Adrien Escande, qui dirige le programme de recherche commun.

Améliorer le déplacement multi-contact

Justement, depuis la création du JRL en 2004, Abderrahmane Kheddar et son équipe ont fait de ces fonctionnalités robotiques une réalité émergente et non plus de la science-fiction. « En combinant l’expertise japonaise en électronique et en robotique à l’excellence française en mathématiques et en algorithmique, nous avons fait des progrès remarquables dans des domaines tels que la conception robotique, la perception tactile ou haptique, etc., poursuit Abderrahmane Kheddar. Ces réalisations vont maintenant nous permettre d’améliorer le déplacement multi-contactFermerLa locomotion dite multi-contact consiste à  prendre contact avec son environnement en utilisant différentes parties de son corps dans le but de se déplacer, au lieu d’utiliser uniquement ses pieds. Ce type de locomotion permet à des robots de monter des échelles et d’entrer dans des endroits exigus. qui permet aux robots humanoïdes de se déplacer en prenant appui non seulement sur leurs pieds, mais aussi sur leurs genoux, leurs mains ou leurs coudes, comme nous-mêmes le faisons lorsque nous rampons. »
 

Nous avons fait
des progrès remarquables dans la conception robotique et la perception tactile.

Des chercheurs du JRL, coordinateurs du projet européen Comanoid3, ont d’ores et déjà permis d’introduire la mobilité multi-contact dans l’industrie aéronautique, qui requiert des robots capables de se déplacer dans les ateliers sans mettre en danger les opérateurs humains, les avions ou eux-mêmes. Ils se sont ensuite attachés à faire réaliser aux robots des tâches simples, telles que déposer un objet à un endroit donné.

 

Robots JRL Japon
Les robots humanoïdes du programme de recherche franco-japonais doivent pouvoir s’agenouiller, grimper sur une échelle, marcher sur un sol non plat...
Robots JRL Japon
Les robots humanoïdes du programme de recherche franco-japonais doivent pouvoir s’agenouiller, grimper sur une échelle, marcher sur un sol non plat...

Développer des mouvements plus complexes

Les chercheurs s’appuient sur ces bases pour développer maintenant des mouvements plus complexes qui demandent encore des progrès dans deux domaines clés : la planification et le contrôle. « Imaginez un alpiniste, suggère Adrien Escande. Pour avancer sur la paroi, il doit en permanence penser à repérer les prises et les appuis possibles, décider ou et comment placer ses pieds et ses mains, quels mouvements effectuer, à quel moment. C’est la fonction de planification. Après, il y a la fonction de contrôle, qui permet au grimpeur d’ajuster en temps réel la force, l’ampleur, la rapidité de ses mouvements à la situation réelle et aux événements imprévus, comme un coup de vent ou un dérapage. Nous devons aujourd’hui recourir à des techniques d’optimisation numérique et à des algorithmes avancés pour progresser dans ces deux domaines que sont le contrôle et la planification. »

Par exemple, pour manipuler les boutons d'un tableau de bord, afin de tester leur fonctionnement, sur un panneau qui se trouve à hauteur des genoux, un robot humanoïde peut préparer l’exécution de sa tâche en déterminant où s’agenouiller, où prendre appui sur le mur, comment saisir les boutons, etc. Ces calculs préparatoires peuvent prendre plusieurs minutes alors que l’analyse de la fonction de contrôle exige des réactions immédiates. Mais pour aider un travailleur humain à transporter une charge lourde, le robot doit être en mesure d’anticiper et de réagir en temps réel aux mouvements du travailleur, ce qui requiert des temps de calcul de l’ordre de la milliseconde plutôt que de la minute. D’autant que ces exemples nécessitent des ajustements en temps pour se maintenir en équilibre (en s’agenouillant), exercer une force suffisante pour s’appuyer contre un mur sans tomber, etc.

Chez les êtres humains, ces micro-ajustements sont permanents et sont pris en charge sans que nous en ayons conscience par le système nerveux moteur. Chez les robots, ils doivent être programmés. Chaque manœuvre ou décision analytique doit donc être formalisée en un problème mathématique, lui-même traduit en une équation qui est ensuite résolue grâce à l’un des algorithmes développés par les scientifiques. De tels algorithmes ont d’ailleurs été développés pour la marche bipède, le contrôle de chute et le contrôle de mouvements avec contacts multiples.

Augmenter les capacités d’apprentissage

Des travaux ont également été entrepris pour améliorer les capacités d’apprentissage des robots. On y est parvenu en enseignant aux machines comment apprendre elles-mêmes en recherchant l’information dans des bases de données locales ou sur Internet. Dans le cadre du projet européen RoboHow, les chercheurs du JRL ont aidé des robots à apprendre de nouvelles tâches – comme recharger du papier dans une imprimante ou faire cuire une pizza – et ce en consultant des instructions, des plans et des vidéos de tutoriels piochés sur le Web et stockées dans leur mémoire. Ces informations ont été analysées numériquement et intégrées par le robot afin de planifier et d’accomplir sa tâche. L’objectif est évidemment de développer des robots plus autonomes, capables de repousser toujours plus loin l’étendue de leurs compétences et de leurs connaissances.
 

Usine de fabrication Airbus, en Alabama (États-Unis). La locomotion multi-contact permettra aux robots humanoïdes de se déplacer dans des endroits exigus comme le fuselage d'un avion.
Usine de fabrication Airbus, en Alabama (États-Unis). La locomotion multi-contact permettra aux robots humanoïdes de se déplacer dans des endroits exigus comme le fuselage d'un avion.

Notez bien que
ces humanoïdes
ne sont pas là
pour remplacer
les ouvriers.

Les robots mis au point pour les usines d’aviation du groupe Airbus pourraient un jour être adaptés pour ses divisions hélicoptères et aérospatiales. Ils pourraient également être utilisés sur les chantiers navals ou ferroviaires, industries implantées dans des sites d’assemblage vastes et complexes, qui ont besoin de robots mobiles capables de prendre en charge une grande variété de tâches. 

« Notez bien que ces humanoïdes ne sont pas là pour remplacer les ouvriers, mais plutôt pour leur assurer de meilleures conditions de travail en les déchargeant des travaux les plus pénibles ou qui les exposent aux substances dangereuses, conclut Abderrahmane Kheddar. Ils permettront à des travailleurs expérimentés de se concentrer sur des tâches à plus forte valeur ajoutée. En d’autres termes, pour ces ouvriers, les robots seront des outils sophistiqués destinés à les assister dans le cadre d’une collaboration synergique homme-machine. »

  

Planification et contrôle des mouvements multi-contacts chez le robot humanoïde.

À propos
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Année de production: 
2016

 

Notes
  • 1. « Whole-body manipulation for humanoid robots in constraint environments », CNRS/AIST/Airbus, Joint Research Program, http://wbmice.cnrs.fr/
  • 2. Laboratoire international associé créé entre le CNRS et l’Institut national de la science et des technologies industrielles avancées (AIST). Lire : http://www2.cnrs.fr/presse/communique/379.htm
  • 3. Multi-Contact Collaborative Humanoids in Aircraft Manufacturing (Comanoid).
Aller plus loin

Coulisses

Le lancement de ce programme de recherche commun constitue le point d’orgue de deux ans de consultations qui ont mis en évidence le fort potentiel de développement de ce champ de recherche.

Auteur

Arby Gharibian

Arby Gharibian est rédacteur, traducteur et chercheur indépendant dans les domaines des sciences sociales, de l’art et de la littérature.

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