Conception et évaluation d'actionneurs à embrayages magnétorhéologiques pour la robotique collaborative

La robotique collaborative se démarque de la robotique industrielle par sa sécurité dans le but de travailler en collaboration avec les humains. Toutefois, la majorité des robots collaboratifs sériels reposent sur un actionnement à haut ratio de réduction, ce qui augmente considérablement la masse reflétée à l’effecteur du robot, et donc, nuit à la sécurité. Pour pallier cette masse reflétée et maintenir un seuil minimal de sécurité, les vitesses d’opération sont abaissées, nuisant ainsi directement à la productivité des entreprises. Afin de minimiser la masse reflétée à l’effecteur, les masses des actionneurs ainsi que leur inertie reflétée doivent être minimisés. Les embrayages à fluide magnétorhéologique (MR) maintenus en glissement continus découplent l’inertie provenant de la source de puissance, souvent un moteur et un réducteur, offrant ainsi un actionneur possédant un haut rapport couple-inertie. Toutefois, les embrayages MR, utilisés de façon antagoniste, ajoutent des composantes à l’actionneur ce qui réduit la densité de couple, et donc, augmente la masse reflétée à l’effecteur du robot. Certains actionneurs MR [1–3] ont été développés, mais leur basse densité de couple contrebalance leur faible inertie lorsqu’utilisés comme actionneurs aux articulations de robots collaboratifs sériels. Cette constatation a mené à ma question de recherche : Comment profiter de la faible inertie des actionneurs MR pour maximiser les performances dynamiques des robots collaboratifs sériels? L’objectif de ce projet de recherche vise donc à étudier le potentiel des embrayages MR en robotique collaborative. Pour ce faire, deux architectures MR sont développées et testées expérimentalement. La première architecture consiste en une articulation robotisée modulaire comportant des embrayages MR en glissement continu et possédant un rapport couple/masse et une taille équivalente à l’actionneur d’Universal Robots (UR) de couple égal, mais possédant un rapport couple/inertie 150 fois supérieur. À l’intérieur de l’articulation, deux chaines de puissance (2 moteurs et 2 embrayages MR) indépendantes se rejoignent à la sortie du joint offrant ainsi une redondance et augmentant la densité de couple comparativement à une architecture standard (1 moteur pour 2 embrayages MR). La deuxième architecture étudiée consiste en un actionnement délocalisé du robot où les embrayages MR sont situés à la base du robot et une transmission hydrostatique à membranes déroulantes achemine la puissance aux articulations. Cette architecture a été testée expérimentalement dans un contexte de bras robotisé surnuméraire. Contrairement à l’articulation MR, cette architecture n’offre pas une modularité habituellement recherchée en robotique sérielle, mais offre la possibilité de réduire l’inertie de la structure avec la délocalisation de l’actionnement. Finalement, les deux architectures développées ont été comparées à une architecture standard (haut ratio avec réducteur harmonique) afin de situer le potentiel du MR en robotique collaborative. Cette analyse théorique a démontré que pour un robot collaboratif sériel à 6 degrés de liberté, les architectures MR ont le potentiel d’accélérer 6 et 3 fois plus (respectivement) que le robot standard d’UR, composé d’actionneurs à hauts ratios

La robotique collaborative.

Introduction L’une des prouesses de la science et des techniques de l’industrie de ces dernières décennies est le développement spectaculaire de la robotique, découverte dans les années 1960. On peut définir la robotique comme un système technologique d’autonomisation des tâches qui interconnecte des objets en vue de « décupler les rythmes de production pour un nombre d’ouvriers toujours réduit ». Dans sa thèse de doctorat consacrée à la Navigation d’un robot mobile dans un environnement inté..

L’implantation de la robotique collaborative et la gestion des ressources humaines dans le secteur manufacturier : soutenir le changement et l’adoption

Ce mémoire de maîtrise explore l’implantation de la robotique collaborative en entreprise sous l’angle des pratiques de gestion et des facteurs humains. La visée initiale de ce projet de recherche visait préalablement à circonscrire l’apport que peut prendre la gestion des ressources humaines (GRH) lors de ce type d’implantation technologique, qui implique une collaboration humain-machine plus accrue qu’auparavant. Initialement, l’objectif était donc d’identifier les pratiques de GRH à mettre en place lors de l’implantation de robots collaboratifs. Cela dit, comme ce projet de recherche présente une démarche exploratoire semi-inductive, l’objectif de recherche a évolué vers plusieurs objectifs. Cette ouverture sur de nouveaux objectifs est subséquente aux résultats obtenus lors de la revue systématique de la littérature et de la collecte de données afin de dresser un portrait plus juste, adapté à l’état des connaissances et au terrain. Les objectifs poursuivis sont les suivants : 1) identifier les pratiques de GRH et d’autres pratiques organisationnelles en matière de gestion du changement facilitant l’implantation et l’adoption des robots collaboratifs 2) identifier les facteurs associés à l’humain, au robot et à l’environnement qui influencent l’implantation des robots collaboratifs, l’adoption et la collaboration entre l’opérateur et le robot

Conception et validation expérimentale d’un robot manipulateur 6 DDL actionné par des embrayages magnétorhéologiques semi-délocalisés

L’utilisation de robots manipulateurs est un standard en industrie pour automatiser deschaînes de production. Ces robots sont précis, robustes et rapides. Pour atteindre leurperformance, ils sont conçus avec des actionneurs puissants et ils sont faits de pièces mas-sives. Lorsqu’ils sont en utilisation, ces robots doivent être placés dans une zone clôturéepuisqu’ils représentent un danger pour les travailleurs. Pour pallier ce problème, l’industriese tourne vers les robots collaboratifs. Ces robots normalisés sont conçus pour être sansdanger pour les utilisateurs ce qui permet une intégration facile et abordable. Plusieursstratégies comme l’utilisation d’algorithmes de contrôle et des designs mécaniques sontutilisés pour réduire le danger d’un robot manipulateur pour un utilisateur.Ce mémoire présente un manipulateur de 6 degrés de liberté (DDL) actionné par des em-brayages magnétorhéologiques (MR) semi-délocalisés. Le manipulateur a été conçu pouratteindre ou dépasser les performances des bras robots collaboratifs commerciaux dans lebut de valider la capacité des actionneurs MR pour des applications en robotique colla-borative. Le manipulateur a été dimensionné pour avoir des spécifications similaires auxrobots collaboratifs UR5 et WAM. Les spécifications ont été validées par les mesures ex-périmentales. Le manipulateur a une masse en mouvement de seulement 5.3 kg et il peutdéplacer une masse de 4.5 kg à 1 m/s avec une portée de 0.885 m. De plus, la bandepassante en force est au-dessus de 50 Hz et la friction des joints est de maximum 10 % ducouple maximum du joint. Aussi, le manipulateur est intrinsèquement sécuritaire et tolé-rant aux impacts. En somme, il est possible de dire qu’un actionnement MR semi-délocaliséest une solution prometteuse pour la robotique collaborative, mais d’autres mesures ex-périmentales avec le manipulateur sont nécessaires pour que la technologie MR atteigneson plein potentiel en robotique. En autre, il serait nécessaire de mesurer la capacité dumanipulateur à produire des murs virtuels, de mesurer la précision du positionnement dumanipulateur et de mesurer l’énergie transmise par le bras au moment d’un impac

Introduction

Les données sont omniprésentes dans notre environnement et questionnent les spécialistes du développement sur les opportunités relatives à ce qu’il est convenu d’appeler la révolution des données. En effet, le développement des villes intelligentes, des drones et autres objets connectés permet de collecter une multitude de données qui, une fois traitées, participent à ce qu’il est convenu d’appeler un développement intelligent. Toutefois, ce nouveau contexte informationnel pose en Afrique et ..

Quelles conceptions de la coopération humains‑robots collaboratifs ?

Cet article relate une expérience de participation de chercheures en ergonomie à un projet de recherche de développement d’un démonstrateur de robotique collaborative. Cette contribution empirique est mise en perspective avec des éléments théoriques portant sur les modèles de la coopération dans un système travailleur-robot et la conduite de projet de conception en ergonomie de l’activité. Sur cette base, nous discutons : (1) du modèle de la coopération effectivement réifiée dans le démonstrateur, qui en l’état des développements technologiques incorpore plus un modèle de coordination et non de coopération, en ce sens qu’il ne permet pas de gérer de manière dynamique l’interdépendance entre les tâches du travailleur et du robot ; (2) des apports et limites de la double conduite de projet mise en place (au sein du consortium de recherche et d’une usine). Nous soulignons que la présence de chercheures en ergonomie de l’activité au sein du projet de recherche s’est révélée être une condition nécessaire à la conception d’une technologie potentiellement « préservante » pour la santé et la performance, mais elle n’a en aucun cas été suffisante, car elle n’a pas permis de construite le futur usage socio-organisationnel de la technologie. Ceci appelle des perspectives de recherche permettant de poursuivre ces travaux en s’intéressant de plus près aux processus décisionnels relatifs aux transitions vers une « Industrie du futur » et à leurs accompagnements, dans des perspectives politiques et historico-culturel.This article presents a case study on the participation of activity-centered ergonomics researchers in a collaborative robot development research project. This empirical contribution is grounded in and framed by theoretical aspects relating to models of cooperation in a worker-robot system and to activity-centered ergonomics proposals relating to design project management. We therefore discuss: (1) the model of cooperation which is actually reified in the technology. Given the current potentialities of the technology, this model deals more with coordination than with cooperation, as it does not support dynamic management of the interdependence between worker-robot tasks; (2) the contributions and limits of the dual project management approach set up in the research consortium and in a factory. We stress that participation of ergonomists proved to be a necessary condition for designing a technology that potentially “preserves” health and performance; however, this participation was in no way sufficient as it did not support the future socio-organisational use of the technology. We conclude by highlighting ongoing research issues that focus on the aforementioned point by investigating decision-making processes relating to transitions towards a “Factory of the future” and to their supports, from political and historical-cultural perspectives

Approximation spline L1C1 par fenêtres glissantes pour le signal et l'image

National audienceDans cet article, nous traitons le problème d'approximation de nuages de points par une courbe spline ou surface au sens de la norme L1. L'utilisation de cette norme permet de préserver la forme des données même en cas de changement brutal de celle-ci. Dans nos précédents travaux, nous avons introduit une méthode par fenêtre glissante de cinq points pour l'approximation courbe spline L1 et une méthode de croix glissante de neuf points pour l'approximation surface spline L1 de données type grille. Malgré leur complexité linéaire, ces méthodes peuvent demeurer lentes lorsqu'elles sont appliquées sur un large flot de données. Par conséquent, sur la base de nouveaux résultats algébriques sur l'approximation L1 sur un nombre restreint de données, nous proposons ici des méthodes reposant sur des fenêtres de taille inférieure et nous comparons les différentes méthodes. In this article, we adress the problem of approximating scattered data points by C1-smooth polynomial spline curves and surfaces using L1-norm optimization. The use of this norm helps us to preserve the shape of the data even near to abrupt changes. In our previous work, we introduced a five-point sliding window process for L1 spline curve approximation and a nine-point cross sliding window process for L1 spline surface approximation of grid datasets. Nethertheless, these methods can be still time consuming despite their linear complexity. Consequently, based on new algebraic results obtained for L1 approximation on restricted sets of points in both planar and spatial cases, we define in this article methods with smaller windows and we lead a comparison between the methods

La cobotique

La cobotique constitue une nouvelle discipline technologique, à l’interface de la cognitique et du facteur humain, de la biomécanique et de la robotique. Ses dimensions applicatives concernent à la fois les sciences humaines, l’ergonomie et la nouvelle problématique de l’usine du futur, mais également les communications et les artefacts de compagnie. Si le progrès des robots est conçu à la mesure de son autonomie, celui des cobots est au contraire lié de manière intime au comportement de l’homme auquel il est soumis pour augmenter à la fois son comportement et sa cognition.Cobotics is a new technological discipline at the interface of cognitics and human factors, biomechanics and robotics. Its application relate to the human sciences, on one hand to ergonomics and the new issue of factory of the future, and on the other hand to communications and artefactial companions. If the progress of robots is caracterised by its autonomy, that of cobots is instead linked so intimately to human behavior for increasing its behavior and cognition

Éditorial

Le développement de la pandémie du covid-19 dans le monde nous confronte tous, dans nos vies personnelle, professionnelle et sociale, à une situation totalement nouvelle, parfois dramatique. Cette crise sanitaire, avec les chamboulements qu’elle entraine sur notre quotidien et dans le travail, avec les bouleversements qu’elle engendre sur nos activités sociales et économiques sera à n’en pas douter un marqueur fort de notre époque : il y aura un avant et un après. Pour l’instant, dans ce cont..