En partenariat avec le Joint Robotics Laboratory (JRL), Airbus à l’intention de lancer un projet de recherche prévu sur quatre ans dont le but sera de développer des robots humanoïdes capables d’effectuer des tâches manufacturières. Permettre aux robots d’effectuer des tâches dans un environnement à espace restreint sera l’un des principaux défis qui devra être résolu par la mise au point de nouveaux algorithmes de planification et de contrôle des mouvements, plus performants et plus précis.

Cette fois-ci, c’est Airbus qui sort la longue vue pour voir plus loin que les autres. Nous vivons dans une époque où la robotique, sous presque toutes ces formes, s’installe peu à peu dans la plupart des usines. Mais, Airbus ne se contente pas des simples bras robotisés industriels ou de transporteurs automatisés que l’on trouve ici et là dans des usines technologiquement développées. Airbus Group voit en effet ses usines bientôt équipées de robots humanoïdes innovants, capables de travailler dans un environnement difficile tout en effectuant des tâches exigeantes. C’est ce vendredi 12 février 2016 que l’industriel a donné le feu vert au nouveau programme de recherche visant à développer les robots, dédiés aux chaines d’assemblage aéronautiques. Ce projet est mené en partenariat avec le Joint Robotics Laboratory (JRL), basé à Tsukuba, au Japon, depuis 2004. Le JRL est lui-même né d’un partenariat entre l’institut national de la science et des technologies industrielles avancées (AIST) et le CNRS.

Le principal défi de ce programme de recherche consiste en la mise au point de nouveaux algorithmes de planification et de contrôle des mouvements précis afin de permettre aux robots de réaliser des tâches complexes et de se déplacer dans des environnements à espaces restreints tel que le fuselage d’un avion. De plus, dans ces espaces se trouvent nombre d’objets avec lesquels le robot ne devra pas entrer en collision.

« Ici les bras robotiques collaboratifs mobiles, adaptés aux surfaces plates, ne suffisent plus. Ce sont des environnements et des process qui ont été pensés pour l’humain, le robot humanoïde est donc le plus adapté », nous explique Adrien Escande, chercheur et directeur de ce programme de recherche.

Airbus à donc réellement besoin de robots capables de se faufiler dans des endroits normalement inaccessibles à des robots de type non humanoïdes. Les robots doivent être capables de se pencher de manière similaire à un être humain, de s’agenouiller comme un employé de production le ferait et ce afin d’effectuer certaines tâches de manière plus confortable. Ce que nous, humains, réalisons sans trop réfléchir, de manière instinctive, porte le nom de « travail multi-contacts ». Il s’agit simplement de l’aptitude à utiliser ses coudes, ses mains, ses genoux dans le but de se maintenir en équilibre, se pencher, ou encore de stabiliser des objets sur lesquels sera effectué le travail. Pour un robot dont de telles aptitudes doivent entièrement être programmées, cela représente des calculs informatiques extrêmement complexes. Chaque robot devra être capable de prendre un certain nombre de décisions afin d’effectuer ces tâches dans un environnement très contraint. Il devra par exemple, face à un obstacle, choisir s’il est plus convenable de placer son bras à droite ou à gauche, son genoux droit plus en avant ou plus en arrière, etc.

« Le calcul de telles postures s’avérant mathématiquement complexe, les chercheurs devront tout d’abord développer de nouveaux algorithmes, bien plus puissants que ceux existants actuellement, tout en gardant ces calculs suffisamment rapides pour que les mouvements des robots restent efficaces », précise un communiqué du CNRS.

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Le robot humanoïde HRP-4 en plein travail. Crédit : JRL

Les cobayes : deux robots de Kawada Industries

Deux modèles de robots humanoïdes subiront les différentes expérimentations des algorithmes. Il s’agit des modèles HRP-2 et HRP-4, tous deux développés par Kawada Industries. Les cas d’usage déjà identifiés par Airbus Group sont les suivants : aide à la vérification d’un système, nettoyage de poussières métalliques sur surface ou serrage d’écrous divers.

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De gauche à droite, les robots : HRP-2, HRP-3 et HRP-4. HRP-2 et HRP-4 sont les deux modèles retenus pour les expérimentations Airbus. Crédit : JRL

 

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Robot HRP-4, réalisé par le groupe Kawada. Crédit : Kawada

Le HRP-4, le modèle techniquement et technologiquement plus évolué des trois robots humanoïdes possède une plus grande liberté de mouvement dans certains axes, comme par exemple au niveau des coudes grâce à la géométrie améliorée de la partie basse de son tronc, plus fine et plus élancée. Voici une courte vidéo qui met en comparaison la liberté de mouvement des robots HRP-4 et HRP-2 lors d’une rotation des coudes et des avant-bras :

Le programme de recherche durera au total quatre ans. Des démonstrations, qui seront prévues par les équipes chaque année, auront pour but de démontrer tous les cas d’usage sur lesquels les chercheurs auront travaillé durant l’année respective.

« L’objectif, à terme, est de pouvoir réaliser ces tests sur de vrais appareils, même s’il est difficile de s’insérer directement sur une ligne de production », déclare le chercheur Adrien Escande.

De ce fait, les premiers tests seront réalisées uniquement en laboratoire et sur maquette.

 

Lève toi et marche

Un bref extrait vidéo démontrant l’aptitude de marche du robot HRP-4, le plus évolué des trois robots humanoïdes :

Ci-dessous, découvrez les premiers essais de travail en mouvements multi-contacts réalisés sur l’ancêtre du HRP-4, le HRP-2. Ces tests, effectués sur ce robot mesurant 1,54 mètres, démontrent déjà le potentiel des technologies prometteuses du groupe Kawada.

 

Un déploiement des premiers robots d’ici 10 à 15 ans

Les travaux de ce projet de recherche ne portent que sur la partie logicielle étant donné qu’il s’agit d’élaborer et de créer les algorithmes informatiques qui permettront au robot d’effectuer des tâches normalement réalisées par des humains. Ceux-ci vont également permettre la mise en évidence d’un certain nombre de limites techniques dues à la conception du robot HPR-4. Le chercheur Adrien Escande estime que la première génération de robots sera déployée entre 2025 et 2030.

« Cela nous permettra de mieux spécifier les caractéristiques que doit réunir un robot humanoïde manufacturier de grandes structures », déclare-t-il.

 

Retour en arrière

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De gauche à droite, les robots : HRP-2, HRP-3 et HRP-4, le dernier de la lignée. Le dernier modèle, le HRP-4C représente un projet distinct, dont le but était de reprendre le système du HRP-4 afin de le rendre plus réaliste. Crédit : JRL

Le projet dont sont issus ces différents modèles se nomme Humanoid Robotics Project, d’où les différents noms « HRP ». Le but initial étant le développement de robots domestiques. La première version, le HRP-1 (qui ne figure pas sur l’image) a été développée en 1997. Quant au HRP-4, il a vu le jour en 2010. Le HRP-4C, le modèle féminin, a été réalisé dans le but de proposer une version plus attractive et plus réaliste. Etant donné sa nature féminine, nous parlerons dans son cas de gynoïde (robot à l’apparence féminine) plutôt que d’androïde. Le modèle possède une multitude de moteurs dans son visage lui permettant de réaliser un certain nombre d’expressions faciales et de bouger les lèvres lors d’actions vocales.

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