Des mains souples permettent de résoudre un problème épineux en robotique
Les robots d’usine peuvent facilement saisir et positionner des objets ordinaires qui leur sont présentés de manière ordonnée. Saisir et manipuler des objets irréguliers, comme les pièces mélangées dans les conteneurs, les aliments crus et les déchets à trier, s’est toutefois avéré constituer un problème difficile à résoudre. Le projet SoftHandler, financé par l’UE, avait pour ambition de construire un prototype commercialement viable pour un système industriel fonctionnant avec des manipulateurs flexibles qui s’adaptent à des objets de taille, forme, résistance et poids différents. «Notre idée consistait à prouver qu’il était possible de permettre à un manipulateur industriel de tirer parti de ce concept de souplesse pour effectuer des opérations en environnement industriel, notamment lorsqu’il s’agit de prendre et déplacer des objets disposés au hasard sur un plateau, et de les mettre dans une autre boîte ou sur un autre plateau. C’est un cas de figure qu’on rencontre très souvent chez les producteurs et dans les entrepôts», explique Antonio Bicchi, coordinateur du projet.
Une complexité réductible
Le projet est issu de travaux antérieurs menés par Antonio Bicchi et son équipe. «Dans le cadre de la subvention initiale octroyée au projet SOFT HANDS, l’idée consistait à s’attaquer à un problème inhérent à la conception des mains artificielles», explique-t-il. Cette étude s’est concentrée sur la résolution d’un problème ardu dans le domaine des prothèses et des manipulateurs robotiques: comment imiter la complexité et la dextérité d’une main humaine, qui possède 19 degrés de liberté, tout en conservant sa partie robuste et simple à manier. «Pendant de nombreuses années, les gens de la communauté ont essayé de concevoir des mains capables d’imiter approximativement ce qu’une main humaine pouvait faire», explique Antonio Bicchi. «Pourtant, nous avons vu très peu de mains artificielles, voire aucune, être utilisées dans le monde réel, que ce soit dans le cadre d’applications industrielles ou de prothèses.» Dans les milieux industriels, les manipulateurs comportant beaucoup d’articulations doivent être reprogrammés pour chaque nouvelle application, en fonction de l’objet avec lequel ils vont interagir. Selon Antonio Bicchi, il s’agit d’un processus coûteux, qui empêche ces manipulateurs d’être adoptés plus largement. Une partie de la solution d’Antonio Bicchi a consisté à se concentrer sur les primitives de mouvement: des groupes de muscles qui travaillent de concert, produisant une action complexe par le biais d’impulsions simples. «Si vous utilisez ces primitives, vous pouvez effectuer 90 % des opérations de préhension avec seulement une ou deux commandes», observe Antonio Bicchi.
Plus souple, plus efficace, plus rapide, plus fort
Antonio Bicchi et ses collègues de l’Institut italien de technologie ont ensuite cherché à s’appuyer sur ce succès en créant des manipulateurs souples. «Le corps humain s’adapte facilement, il épouse en partie la forme de son environnement», explique Antonio Bicchi. Leur système établit des modèles des objets à saisir, qui sont comparés à l’objet tel qu’il est ressenti par le manipulateur. Plus le modèle diffère de la réalité, plus le manipulateur saisit l’objet fermement. Cela améliore les systèmes existants qui utilisent la vision artificielle pour classer les objets, car ces derniers ont du mal à fonctionner dans des conditions d’éclairage sous-optimales ou avec des objets hétérogènes. Les manipulateurs souples sont également plus robustes que les pinces mécaniques complexes. «Nous avons prouvé qu’il était possible de manipuler des objets beaucoup plus rapidement avec notre méthode», déclare Antonio Bicchi. Ces travaux ont été soutenus par le Conseil européen de la recherche. «Ce soutien a été absolument crucial et m’a donné la liberté d’explorer un nouvel axe de recherche, très différent de l’approche adoptée par la plupart des autres groupes et de ce que nous avions fait pendant 20 ans», ajoute Antonio Bicchi. Depuis lors, les travaux du projet ont débouché sur la création d’une société commerciale dérivée, baptisée qbrobotics, dont le but consiste à produire des mains destinées aux robots industriels en se basant sur ces principes et conceptions.
Mots‑clés
SoftHandler, main souple, manipulateur, robotique, industriel, primitives, degrés de liberté
