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Emergences

Lettre d'information n° 39

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Des robots humanoïdes pour construire les avions

Financé par l'UE, Comanoïd est un projet scientifique visant à concevoir un robot humanoïde qui pourrait déambuler et travailler de façon autonome à l'intérieur des fuselages en construction dans les usines Airbus. Comme l'explique François Chaumette, chercheur Inria, cette machine devrait aussi pouvoir collaborer avec ses collègues humains.

Financé par l'UE, Comanoïd est un projet scientifique visant à concevoir un robot humanoïde qui pourrait déambuler et travailler de façon autonome à l'intérieur des fuselages en construction dans les usines Airbus. Comme l'explique François Chaumette, chercheur Inria, cette machine devrait aussi pouvoir collaborer avec ses collègues humains.

L'industrie automobile a fait sa révolution robotique. Ses chaînes de montage produisent désormais plusieurs voitures à la minute. Rien de tel en revanche dans les usines aéronautiques. L'essentiel du travail s'y effectue encore à la main. À cela, une raison : les robots sur roues ou sur rails ont fort peu de liberté de manœuvre à l'intérieur des fuselages. Portes étroites, espaces restreints, peu de surfaces planes, quantité de recoins guère accessibles et des myriades d'objets qui encombrent l'espace de travail. Difficile donc pour les robots d'y opérer à leur aise. À tel point que, tout bien considéré, la machine la mieux adaptée serait peut-être un modèle de forme humaine. La créature bipède est un bon candidat pour se faufiler agilement dans les environnements exigus et y effectuer des tâches de manipulation en prenant appui uniquement sur de petites surfaces.

Concevoir un tel humanoïde pour l'industrie aéronautique est justement l'objectif de Comanoid. Lancé en mai 2015 avec un budget de 4,5 M€, ce projet de l'UE prévoit de réaliser des expériences in situ sur la base de cas réels fournis par Airbus. Piloté par le CNRS, il implique également, le centre allemand d'aérospatiale (DLR), l'Université de Rome La Sapienza et Inria.

Deux équipes Inria travaillent sur différentes facettes de ce projet. À Grenoble, mes collègues de l’équipe Bipop étudient la locomotion d'un robot marcheur. De notre côté, ici, à Rennes, nous nous intéressons à l'aspect vision robotique, explique François Chaumette, responsable de l'équipe Lagadic (1). Notre but, d'ailleurs, n'est pas de remplacer l'opérateur humain, mais plutôt de l'aider pour des tâches spécifiques qui exigent beaucoup de force ou une énorme précision. Il est envisagé que ce robot et son alter-ego humain puissent même travailler en collaboration. Par exemple pour soulever une tôle ensemble.” Accessoirement, la robotique collaborative porte désormais un nom : la cobotique.

Beaucoup de contraintes

Le projet se divise en deux phases. Dans la première, nous allons étudier un bras manipulateur monté sur un robot mobile travaillant sur une surface plane. Cela permettra de valider les opérations qu'Airbus souhaite nous voir effectuer. Dans la seconde étape, un robot marcheur devra déambuler dans le fuselage et utiliser une échelle pour passer d'un niveau à l'autre.” Et là, tout se corse. “C'est une action multi-contacts. Le robot doit repérer le barreau et poser son pied dessus correctement. Sa mobilité et son équilibre s'en trouvent complètement modifiés. Parvenir à combiner la perception visuelle et les capteurs d'efforts représente un énorme défi. Nous devons composer avec énormément de contraintes.

Airbus possède une maquette numérique de l'avion et de ses ateliers de fuselage pour chaque étape de l'assemblage. “Le robot peut donc effectuer un recalage entre ce qu'il perçoit réellement et le modèle du monde qui lui a été donné. La différence entre les deux peut provenir par exemple d'un câble déroulé au sol. Ce genre d'objet est plutôt difficile à modéliser. Il pourrait s'agir aussi d'une boîte à outils sur le chemin. On ne rentre pas ce genre de choses dans la base de données.” L'accès à une connaissance a priori devrait permettre au robot de mieux se situer et de lui donner suffisamment de précision pour effectuer des tâches d'installations de pièces. Cette comparaison entre la réalité et le modèle est traitée par des chercheurs du laboratoire I3S du CNRS à Nice.

Les scientifiques disposent de plusieurs robots pour le projet. “Nous en utiliserons principalement deux. À Montpellier, le LIRMM (2) possède un HRP4, qui est un humanoïde japonais. Les Allemands du DLR ont construit leur propre machine qui s'appelle Justin. Par ailleurs, notre équipe Lagadic a fait l'acquisition auprès de l'entreprise française Aldebaran Robotics d'un exemplaire de Romeo dont nous pourrions aussi nous servir pour ces recherches.” Les expérimentations se dérouleront sur deux sites d'Airbus. “Tout d'abord à Nantes où il y a un petit morceau de carlingue. Puis à Saint-Nazaire où le laboratoire de R&D d'Airbus dispose de 5 mètres de fuselage pour les recherches. Le projet va durer 4 ans.” Et quand doit-on s'attendre à voir le premier ‘cobot’ humanoïde pointer pour de vrai ? “Il faudra encore probablement une décennie, estime François Chaumette. Nous n'en sommes qu'aux débuts de cette exploration scientifique.

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Notes :

(1) Lagadic est une équipe-projet Inria localisée à Rennes et Sophia-Antipolis. La partie rennaise est affiliée à l'Université Rennes 1, à l’INSA Rennes et au CNRS. Elle est commune à l'Irisa (UMR6074).

(2) Le LIRMM est le Laboratoire d’Informatique, de Robotique et de Microélectronique de Montpellier. Il est affilié à l’Université de Montpellier et au CNRS.