Cobotique

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La cobotique est une branche émergente de la technologie, à l'interface de la cognitique et du facteur humain (comportement, décision, robustesse et contrôle de l'erreur), de la biomécanique (modélisation du comportement et de la dynamique des mouvements) et de la robotique (utilisation d'artefacts dans un but de production de comportements mécaniques fiables, précis et/ou répétitifs à des fins industrielles, de santé ou de convivialité). L’objectif des cobots est d’automatiser un large panel de tâches et de travailler au plus près de l’homme[1].

Présentation[modifier | modifier le code]

Le terme est un néologisme issu des mots « coopération » et « robotique ». Il a été proposé en 1999 par Edward Colgate et Michael Peshkin, professeurs à la Northwestern University [2].

La cobotique se caractérise par l'interaction réelle, directe ou téléopérée, entre un opérateur humain et un système robotique.

Il s'agit d'une « robotique coopérative centrée utilisateur ». La cobotique peut donc être conçue comme une robotique coopérative, c'est-à-dire l'utilisation ou le recours à des systèmes de suppléance mécaniques développés pour travailler avec l’homme, l'accompagner et l’aider dans les tâches ou des situations particulières. En ce sens, la cobotique est un type de robotique parallèle. Elle peut ou non être auto-enrichie en fonction des caractéristiques de l'opérateur ou de l'utilisateur et des connaissances qu'il possède du contexte et de ses modifications, en fonction de buts qui peuvent évoluer dans le temps.

Le cobot[modifier | modifier le code]

Le mot cobot désigne une catégorie de robots (non-autonomes) « dédiés à la manipulation d’objets en collaboration avec un opérateur humain ». Plus généralement, il peut s'agir d'un système automatisé utilisé en cobotique et impliqué dans des tâches ou relations cobotiques. Colgate et Peshkin le définissent comme « robot conçu pour une interaction directe avec un opérateur humain, dans un espace de travail partagé »[3],[2].

Le cobot est donc un robot assistant[4] ; il se différencie principalement du robot par le fait qu'il est dépourvu d'autonomie globale (« robot passif », passive device ou passive robot[2]) : il reste dépendant de l'intention, du geste ou du comportement de l'utilisateur, mais dispose de caractéristiques d'apprentissage pour maximiser la performance d'imitation, de substitution, de communication ou de robustesse à l'erreur (application active de cobots, active cobots applications).

On différencie habituellement les IAD (outillages d'assistance intelligents, intelligent assist devices) et les TD (robots téléopéré, teleoperated robot)[5] respectivement dans le monde industriel [6], médical [7] ou plus largement communicationnel [8].

Dans un atelier de production industrielle, la mise en œuvre d'un cobot a les mêmes objectifs que celle d'un robot « classique » — ergonomie et sécurité (assiste les travaux pénibles), gain de productivité — mais peut présenter plusieurs avantages[9] :

  • simplicité de programmation, puisque le robot est dirigé par un humain (en permanence ou bien durant la phase d'apprentissage) ;
  • souplesse, capacité à changer d'activité rapidement, pour les mêmes raisons ;
  • évite la mise en place d'enceintes sécurisées, les sécurités du cobot étant conçues pour travailler parmi les humains.

Les robots non-coopératifs restent cependant plus intéressants pour les opérations à très haute cadence. Par ailleurs, les fabricants s'inspirent de certaines fonctionnalités des cobots pour en équiper les robots non-coopératifs, en particulier en ce qui concerne les sécurités, pour permettre la suppression des enceintes sécurisées.

La comanipulation[modifier | modifier le code]

Dans le même espace de travail ou non, cette comanipulation d'objets par le robot (esclave) et l'opérateur peut prendre, selon Xavier Lamy (2011) [10] 3 formes principales :

  • comanipulation parallèle : le robot copie le mouvement de l'humain et ajoute sa force à l'effort de l'humain ;
  • comanipulation orthétique : le robot ressemble à une prothèse de type exosquelettes ou orthèse ; côté opérateur, les efforts peuvent être répartis en plusieurs points de contact sur le membre de l’opérateur ;
  • comanipulation sérielle : dans ce cas l’opérateur humain, le robot et l’outil forment une chaîne cinématique série ; les mouvements finaux de l’outil résultent de ceux de l’opérateur et du robot, généralement via un appareil portatif, tournevis électrique par exemple, mais des synergies bien plus complexes sont possibles, en chirurgie laparoscopique par exemple.

Domaines d'application[modifier | modifier le code]

La cobotique industrielle[modifier | modifier le code]

Air-Cobot est robot collaboratif chargé d'inspecter un avion lors des opérations de maintenance.

Elle est actuellement développée dans de grands groupes industriels de l'aéronautique, du transport terrestre, de la construction navale, de l'agroalimentaire.

C'est avant tout une réponse aux tâches difficiles et pénibles ou à très faible valeur ajoutée grâce à un « robot collaboratif ». Celui-ci assiste en direct le geste de l’opérateur en démultipliant ses capacités en termes d’efforts pour manipuler en sécurité des pièces chaudes, lourdes ou encombrantes, ou au contraire trop petites pour être saisies naturellement avec la précision nécessaire, tout en s'adaptant aux caractéristiques de l'utilisateur. Il s'agit aussi de développer des environnements plus efficaces, de minimiser le temps (séquençage, commande de tir...) et la surface utilisée (volume de la cellule robotique industrielle) et maximiser l'aisance et la productivité.

La cobotique est aussi proposée en hygiène et sécurité au travail comme solution élégante pour traiter certains problèmes d'ergonomie du poste de travail et de prévention des TMS.

La cobotique peut pour certains se différencier ici de l'utilisation des exosquelettes en ce que l'utilisateur est hors du mécanisme, comme le pilote d'un drone est hors de l'aéronef qu'il commande ; certains auteurs intègrent néanmoins les exosquelettes dans la catégorie des cobots[11], mais ce point est controversé.

La cobotique médicale[modifier | modifier le code]

Elle est principalement représentée par les robots chirurgicaux (par exemple les robots Da Vinci ou Zeus), de télémédecine ou d'aide à la personne et de rééducation[12]).

La cobotique conviviale[modifier | modifier le code]

C'est une voie innovante des SIC. Elle consiste à utiliser des robots, le plus souvent humanoïdes (par exemple NAO et Robonaut), pour établir à distance des communications où le robot joue le rôle d'un partenaire en imitant en ligne ses gestes, ses postures et en reproduisant la voix (références nécessaires).

Recherche, transfert et formation en France[modifier | modifier le code]

La cobotique est étudiée en France au CEA (notamment au Laboratoire de téléopération et cobotique du LIST[13]), dans certaines entreprises (par exemple RB3D) et IRT (par exemple l'IRT Jules Verne[14]), et de plus en plus dans certaines universités et grandes écoles. Elle fait l'objet d'enseignements spécifiques dans des cursus de robotique (par exemple l'option robotique de l'ENSEIRB-MATMECA) ou de cognitique (par exemple à l'ENSC). Elle apparaît récemment dans les programmes de certaines manifestations de robotique (par exemple Innorobot-Lyon 2013[15]), ainsi que dans le plan national « robotique »[16] (mars 2013) présenté par le ministère du Redressement productif.

Le Centre technique des industries mécaniques aide les entreprises désireuses d'intégrer de la cobotique, tant à la conception du produit qu'a la mise en place en entreprise, au niveau de l'intégration de la sécurité afin de répondre aux contraintes réglementaires liées à la santé et la sécurité[17].

La cobotique dans la fiction[modifier | modifier le code]

Dans une certaine mesure, les exosquelettes motorisés et les mecha, moyennant la discussion ci-dessus, peuvent être vu comme des cobots : ce sont des robots pilotés, qui assistent les mouvements du pilote mais ne sont pas autonomes, la différence étant qu'ils sont en général pilotés « de l'intérieur ».

Dans le film F/X2, effets très spéciaux (Richard Franklin, 1991), Rollie Tyler (Bryan Brown) utilise un robot clown qui reproduit ses mouvements pour se battre ou piloter un hélicoptère.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • B. Claverie, B.L. Blanc et P. Fouillat, « La cobotique », Communication & Organisation, Presses universitaires de Bordeaux, vol. 2, no 44 « Nouvelles formes de visibilité des individus en entreprise : technologie et temporalité »,‎ , p. 203–214 (ISBN 9782867818783, ISSN 1168-5549, présentation en ligne).
  • M. Devy, « La cobotique : des robots industriels aux robots assistants, coopérants et co-opérateurs », Annales des Mines-Réalités industrielles, Eska, vol. 2012, no 1,‎ , p. 76–85
  • Ziad Jabbour, Contribution à l'amélioration de la raideur et de la transparence d'une interface haptique utilisée pour des applications de cobotique chirurgicale (thèse de doctorat), université de Poitiers, (présentation en ligne, lire en ligne)
  • É. Kleinpeter, « Le Cobot, la coopération entre l’utilisateur et la machine », Multitudes, Multitudes, vol. 1, no 58 « Nouvelle robotique, nouveaux vivants »,‎ , p. 70–75 (ISSN 0292-0107, présentation en ligne).
  • Xavier Lamy, Conception d'une interface de pilotage d'un cobot (thèse de doctorat), université Pierre-et-Marie-Curie, (lire en ligne)
  • Symop, Robotisation : mode d'emploi, Techniques de l'ingénieur, (ISBN 978-2-85059-127-3, lire en ligne), p. 46
  • France robots initiative, ministère du Redressement productif, ministère de l'Enseignement supérieur et de la Recherche, (lire en ligne), p. 2, 3, 7, 8, 12 et 21

Article connexe[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

  1. [1]
  2. a, b et c M. Peshkin et J. E. Colgate, « Cobots », Industrial Robot, vol. 26, no 5,‎ , p. 335-341.
  3. « robot for direct physical interaction with a human operator, within a shared workspace »
  4. http://discover-decouvrir.cisti-icist.nrc-cnrc.gc.ca/fra/articles/?id=19804236
  5. (en) J.E. Colgate et M. Peshkin, « Intelligent Assist Devices in Industrial Applications : A Review », Proc Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems,‎ .
  6. (en) P. Akella et al., « Cobots for the automobile assembly line », Proc. IEEE Int. Conf. Robotics and Automation,‎ , p. 728–733
  7. (en) K. McClenathan et T. Rahman, « Power Augmentation in Rehabilitation Robots », Proceedings of the Sixth International Conference on Rehabilitation Robotics, Californie, USA,‎
  8. (en) Virtual fixtures : Perceptual overlays enhance operator performance in telepresence tasks (thèse de doctorat), Dept. Mech., Stanford University, .
  9. Alain Clapaud, « Adopter un robot coopératif », L'Usine nouvelle, Groupe industrie info service, no 385-3386,‎ , p. 76-77 (ISSN 0042-126X)
  10. Lamy, Xavier (2011) Conception d'une interface de pilotage d'un cobot  ; Université Pierre-et-Marie-Curie  ; thèse de doctorat
  11. (en) Peter Weiss, « Dances with Robots », Science News, vol. 159, no 26,‎ , p. 407-409 (DOI 10.2307/3981549, présentation en ligne).
  12. Par exemple : université Pierre-et-Marie-Curie, « Programme Systèmes interactifs et Robotique (ROBO) 2006 : projet BRAHMA », sur Agence nationale de la recherche
  13. « Robotique collaborative », sur LIST (CEA) (consulté le 25 juillet 2016)
  14. « Positoinnement », sur IRT Jules Verne (consulté le 25 juillet 2016)
  15. « Dossier de presse : Innorobo~ » [PDF], sur Fabrication mécanique, le monde de la production,‎ (consulté le 25 juillet 2016)
  16. « Plan robotique pour la Nouvelle France Industrielle », sur Direction générale des entreprises (ministère de l'Économie et de l'industrie numérique),‎ 2015-0326 (consulté le 25 juillet 2016)
  17. Sylvain Acoulon (3C77), Les robots collaboratifs : Guide d'intégration de la santé et de la sécurité, Cetim, (réédition)