Comment les robots collaboratifs peuvent travailler avec les humains

Avec l’accélération de l’automatisation à travers le monde, selon la Fédération internationale de la robotique, l’un des segments du marché de la robotique industrielle qui connaît la plus forte croissance est celui des robots collaboratifs.

La croissance est stimulée par des cycles économiques plus rapides, une plus grande variété de la demande des clients et la mise à l’échelle des concepts de l’industrie 4.0.
L’un des principaux développeurs britanniques de «robotique collaborative» est Ocado Technology, qui développe des logiciels et des systèmes qui alimentent les plateformes de vente au détail en ligne d’ocado.com et de Morrisons, la quatrième plus grande chaîne de supermarchés du Royaume-Uni.
Ocado est impliqué dans un nombre croissant de projets de recherche de haut niveau, y compris le système de manipulation SoMa et le robot collaborateur technique SecondHands.

Robots humanoïdes

Alors que le projet SoMa cherche à développer des solutions intelligentes et généralisées capables de sélectionner des milliers d’articles d’épicerie différents de manière sûre et fiable, le projet robotique humanoïde SecondHands est développé pour aider les ingénieurs à corriger les défauts mécaniques et même apprendre.
«Le projet SecondHands vise à aider les techniciens de maintenance d’Ocado et, surtout, à anticiper les besoins des opérateurs humains», explique Graham Deacon, qui dirige l’équipe de recherche en robotique d’Ocado.

« Le robot est destiné à être complètement autonome et à être capable d’effectuer une variété de tâches allant de la récupération d’outils à la tenue d’objets ainsi que d’aider à des tâches de nettoyage et d’ingénierie. »

Le robot – décrit comme une «deuxième paire» de mains – sera en mesure d’aider les techniciens et, grâce à l’observation, d’augmenter les capacités humaines.

« Il est prévu d’accomplir des tâches qui exigent des niveaux de précision et de force physique qui ne sont pas disponibles pour les humains », dit Deacon.

« Le projet SecondHands est une collaboration européenne entre Ocado et quatre universités de l’UE et il serait juste de dire qu’il est l’un des projets de robot d’assistance les plus avancés au monde », selon Deacon.

Projet européen

Ocado coordonne ce projet européen, financé par l’UE à hauteur de 7 millions d’euros. L’investissement s’inscrit dans le cadre de son initiative Horizon2020 visant à encourager les chercheurs à travailler plus étroitement avec les partenaires industriels.

«Pendant que nous coordonnons et contribuons à la recherche, Ocado sera finalement l’utilisateur final et les robots ont été conçus spécifiquement pour nos entrepôts, ou centres d’exécution des clients (CFC)», explique M. Deacon.

Un prototype de robot SecondHands a été livré au laboratoire de recherche en robotique d’Ocado à la fin de 2017 et, plus tôt cette année, un prototype de robot a été mis à l’épreuve devant les responsables de l’UE.
«Même s’il reste encore beaucoup de travail à faire», concède M. Deacon, «les derniers mois nous ont permis d’évaluer puis d’intégrer les différents éléments de recherche des divers partenaires du projet.»

Ces partenaires de recherche se sont est décrit comme une solution du monde réel qui leur a demandé non seulement de prendre en compte la conception d’un nouvel assistant robotique, mais aussi une aide proactive, un certain degré d’interaction homme-robot et le développement de fonctionner dans des environnements industriels dynamiques.

Les partenaires de recherche d’Ocado comprennent: l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL); Le laboratoire de systèmes interactifs (ISL) de l’Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) et son laboratoire de technologies humanoïdes hautes performances (H²T); la Sapienza Università di Roma; et University College London (UCL). Divers groupes de recherche se sont concentrés sur la vision et la cognition par ordinateur, l’interaction homme-robot, la mécatronique et la perception.
«Nous voulons démontrer la polyvalence et la productivité que la collaboration homme-robot peut offrir dans la pratique», explique Deacon.

Les contributions de recherche pour chacun des partenaires du projet comprennent:

• EPFL : interaction physique homme-robot avec la bi-manipulation, y compris l’apprentissage des compétences d’action;
• KIT (H²T) : Développement du robot ARMAR-6, y compris l’ensemble de sa mécatronique, de son système d’exploitation logiciel et de son contrôle ainsi que des compétences de saisie et de manipulation du robot;
• KIT (ISL) : le système de gestion de dialogue parlé;
• Université Sapienza de Rome : perception de la scène visuelle avec reconnaissance de l’action humaine, prise de décision cognitive, planification des tâches et exécution avec surveillance continue; et
• UCL : techniques de vision par ordinateur pour l’estimation de poses humaines 3D et la reconstruction sémantique 3D de scènes dynamiques.

« Ocado est responsable de l’intégration de ces différentes fonctionnalités et de l’évaluation de la plateforme », explique Deacon.
Tandis que Deacon admet que, même si davantage de travail doit être fait suite à la présentation aux représentants de l’UE, il était important que la plateforme soit rassemblée.
Le robot SecondHands est basé sur le robot ARMAR de nouvelle génération de KIT. «Le fait que le robot SecondHands ait été développé sur différents sites en utilisant différents laboratoires, outils et installations, signifie que le projet a été complexe. Mais, malgré cela, tout était prêt pour janvier de cette année.  »

Comme les robots évoluent de machines industrielles effectuant des tâches répétitives dans des zones isolées d’usines à grande échelle vers des systèmes plus complexes alimentés par des réseaux neuronaux profonds, le projet SecondHands s’est fixé pour objectif de développer des robots collaboratifs capables d’interagir en toute sécurité. homologues dans des environnements réels.
«Quand il s’agit de tâches de maintenance dans le réseau d’entrepôts d’Ocado», dit Deacon, «lorsque quelque chose ne va pas avec un composant mécanique, nous voulons que le robot SecondHands intervienne et aide les ingénieurs à effectuer les réparations rapidement et en toute sécurité.
« Il devrait être capable de fonctionner dans des zones jugées trop dangereuses pour les humains – en examinant par exemple des convoyeurs à grande vitesse, par exemple, ou en manipulant des matériaux toxiques. »
Plus important encore, l’équipe s’attend à ce que les robots suivent ce qu’un ingénieur est en train de faire, comprennent la tâche que l’ingénieur essaie d’accomplir et comprennent synthétiquement ses propres capacités en tant que robot pour offrir de l’aide de manière proactive.
«Le second potentiel de raisonnement de haut niveau», explique Deacon, «est un travail d’intelligence artificielle».
Il explique qu’un logiciel aidera le robot à construire une vaste base de connaissances sur les tâches qu’il accomplit pour mieux comprendre comment elles peuvent être appliquées. aux problèmes. « Dans ce sens, le robot apprendra sur le tas », conclut-il.

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