Le développement de la robotique industrielle

Selon la Japan Robotics Association, le marché global de la robotique, estimé à 11 milliards de dollars en 2005,pourrait passer à 24,9 milliards de dollars en 2010, puis décoller en 2025 en atteignant 66,4 milliards de dollars. Les fantasmes de la science fiction ont joué et jouent encore un rôle dans la robotisation l’ensemble des domaines d’activité. La Corrélation Entre Une Forte Culture De la robotique de science fiction et l’effort de robotisation de la société s’illustre par la situation particulière du Japon où l’industrie manufacturière en 2004 utilisait 322 robots pour 10000 personnes employées, alors qu’en Europe le nombre de robots pour 10000 personnes employées atteignait seulement 93. Cependant, les raisons fondamentales liées au développement de la robotique se révèlent plus pratiques, notamment avec les avantages liés à la sécurité des individus, au contrôle de la qualité et à la vitesse de production. La naissance de la robotique industrielle remonteaudébutdesannées .Un robot industriel se définit succinctement comme une machine possédant plusieurs degrés de liberté et effectuant automatiquement ou semi automatiquementdesopérationsdefabrication.Ils econçoit dansuncadre complètement déterminétant au niveau des objectifsqu’au niveau des contraintes environnementales.La complexité de sa réalisation prend sa source dans la gestion des nombreux axes delibertéet dansleursmisesenœuvreenvue de répondre auxobjectifs.Enplus desavantagescités précédemment,larobotisationdeschaînesdeproductionoffreunemeilleureflexibilité,ce quiestdevenuuncritèreimportantenéconomie.Entre1990et2003,l’indicedesprixdes robots industriels chute de 100 à 16 en tenant compte à la fois de l’amélioration des performances et de l’augmentation de l’indice de la main d’œuvre dans les entreprises françaises.Cettediminutiondescoûtsainsiquel’améliorationdestechniquesentretienten moyenne une croissance régulière de 13,5% par an. En 2004, le parc de la robotique industrielle mondiale regroupait environ 850000 unités. Le Développement De La Robotique Industrielle Introduction 2 Ilyaun Dizaine D’années,lemondedelarobotiquesecomposaitessentiellement de robots industriels.En 2005,la robotique de services représentait 42%du marché total,en 2025 elle devrait représenter les trois quarts. Les robots de services professionnels se scindentendeuxcatégories:d’unepartlesrobotsassistantsquiparticipentàlaréalisation d’unetâche en collaboration étroite avecun opérateur humain, et d’autre part les robots autonomesqui réalisent, indépendamment d’un opérateur humain,unetâche n’ayant pas pourfinalitélaparticipationàlafabrication. La robotique d’assistance s’immisce dans des activités de plus en plus variées. La robotique services ne se limite plus à la conquête spatiale,bien que,dans ce domaine, elle demeure toujours incontournable. Avec 5400 unités, les robots sous-marins participaient à 21%du nombre total de robots de services pour les professionnels en 2004. L’exploitationdesressourcesdelameretlamaintenancedescentralesnucléaires(Kansai) mobilis entl amajoritédece srobots.Les services de nettoyage,pour les avions par exemple (Skywash) et les services de manutention ou de démolition se répandent également, représentantrespectivement14%et13%duparcdesrobotsdeservicesàdestinationdes professionnels. Bien que la robotique d’assistance à usage militaire soit devenue une réalité,il reste difficile de parvenir à une estimation chiffrée. Néanmoins, la société iRobot affirme que 150deleursrobotsparticipentauconflitirakien.Parailleurs,dansledomainedelasanté,le robot permet aujourd’hui d’améliorer considérablement les pratiques de haute technicité pour des opérations bien définies et toujours sous le contrôle total du praticien(MKM, Zeus, CASPAR).Leur nombre dépassait déjà les 3000 unités en 2004.Larobotisation du mondemédicalcommenceàs’étendreàl’assistancedepersonnessouffrantdecécité,enles accompagnantainsidanslaviequotidiennetoutenveillantàleursécuritéetàleursanté. Ainsi apparaissent des robots prenant la forme d’un bras manipulateur sur fauteuil roulant (MANUS)ou de petits robots mobiles pouvant de r à transporter des objets(CareOBot). 

Deux approches pour la robotique contemporaine

La recherche et le développement de la robotique contemporaine se scindent schématiquement en deux directions. La première, quireprésente le courant majoritaire, collecte,amélioreetintègrelestechniquesrésolvantdesproblèmesélémentairesmaisnon triviaux,commel’extractiond’informations,lagestiondel’espace,laprisededécision,ou encore l’optimisation des coordinations motrices. Les techniques viennent de différents horizons scientifiques comme la modélisation d’inspiration biologique ou la physique statistique. L’approche cartésienne qui consiste à décomposer un problème en sous problèmes reste privilégiée. Un effort important est consacré à la spécification des problèmes. De véritables platesformes de développement pourraient être constituées afin d’accélérerledéveloppementetl’évolutiondesproduits,d’augmenterlesperformanceset les capacités d’adaptation des systèmes face à la diversité des tâches et de leur environnement. L’INRIA a depuis longtemps orienté ses efforts sur le concept de modularité.Microsoft Annoncé,en 2004,lamiseaupointd’unkitdedéveloppementpour robots.Des Tentatives de standardisation des problèmes existent,telle réseau thématique CLAWAR ou la spécification JAUS du département de la défense américaine. Pour l’instant, chaque système robotique conserve ses spécificités matérielles et logicielles adaptées à chaque situation et projets précis. Lors de conférence RoboBusiness,en 2005,Breazeal,chercheur au Medialab du MIT résume assez bien les objectifs de la seconde direction de la recherche robotique: «Un robot n’est pas un outil, mais un partenaire. Les robots doivent être dotés d’une personnalité,etêtrecapablesdecomprendrenosintentionsetcequenoussommes,pour devenir de véritables partenaires,utiles, capables de collaborer avec nous et de s’intégrer socialementànotreenvironnement».Danslesfaits,celasecomprendcommel’analysedes différents traits d’émotions perçus chez l’homme dans le but de créer une base communicationnelle à réutiliser dans les systèmes robotiques. La compréhension des intentions doit ici s’entendre comme la reconnaissance comportementale de problèmes humains types auxquels le robot aura associé un comportement plus ou moins appris. L’intégration à son environnement se veut être l’ensemble des réactions assurant le bon accomplissement de ses tâches et l’intégrité du système robotique. La décomposition fonctionnelledelapremièredirectionderechercheseretrouveégalementdanslaseconde mais elle reste centrée sur les aspects cognitifs de l’homme inhérents à une bonne interactionaveclesmachines,notammentlacapacitédechaqueêtrehumainàprojeterdes intentionsvoireune«humanité»surdeschosesaniméesquiensontdépourvues. Introduction 4 Cesenjeuxscientifiquesinscriventledéveloppementdelarobotiquecontemporaine dansunevisionde«convergenceintégrative»entrelessciencesphysiques,lessciencesde l’ingénieur associées aux technologies de l’information, les sciences cognitives et les sciences sociales. Un défi majeur concerne leur intégration au sein d’un même système robotique. C Limitations De Robotique Autonome Néanmoins, ces approches avec leurs réalisations de haute technologie semblent être en contradiction ou du moin en dissonance avec les promesses médiatiques de leur totale autonomie et leur intelligence. En effet, il existe une différence entre l’imitation d’un comportement qualifié d’intelligent un comportement produit par un système intelligent, ladifférencerésidantdanslacapacité d’adaptationàunchangementbrusque etimprévude l’environnementquinécessite,aposteriori,uneréévaluationdesenjeuxetuneredéfinition desacteurs. L’illustrationdecepropospeutsefaireenimaginantlasituationsuivante.Unrobot autonome exploreun conduit d’aération.Àintervalles réguliers,iltrace depetits ronds à l’aided’unbrasmunid’unfeutresurlasurfaceplanelaplusproche.Cestracespermettront ensuiteau systèmederetrouversonchemin.Lebraspeuttouchertouteslesparois,maisle soletlescôtéssesituentleplussouventàproximité.Maintenantseprésenteunesituation imprévue,lenouveauconduitàexplorersetrouveêtreégalementlelogementd’unratqui apprécie le goût du feutre. Le rat efface systématiquement toutes les marques en les léchant.Unsystèmeselimitantàlastricteréalisationdelatâcheneperçoitpasleproblème, et sans autre solution de secours, il sera condamné à rester bloqué dans le conduit. En robotique classique, la difficulté rencontrée par ce robot constitue une occasion pour mettreàjourles spécificationsduproblèmedel’explorationdanslesconduitsd’aération, voiredereformulertoutelaproblématique.Les concepteursparviendraientsansdifficultéà obtenir un robot accomplissant sa fonction malgrélaprésencederats.S’ilyaadaptationou apprentissageparessaierreur,ellesetrouveauniveaudesconcepteurs.Unrobotdotéde capacitéscognitivesseraitcapabled’identifierlaprésencedequelquechose,derepérerque celleci abîme les précieusestraces et de constater que cette même chose ne semble pas pouvoir atteindre le plafond; puis il serait capable d’en conclure qu’il faut modifier son comportement en écrivant seulement au plafond. Ce type de scénario n’exige pas des capacitéscognitivesd’ordresupérieur,uncorbeaudansunesituationanalogueyarriverait sansdifficultécommelemontrelesexpérienceséthologiquesdeLorenz(1950)maisaucun robot pour l’instant n’en est capable dans le principe. Le problème n’est plus celui de l’explorationduconduitd’aérationmaisceluidelaconstructiond’uneproblématique.Par ailleurs, les limites de la conception par desseins renvoient aux questions fondamentales poséesparl’évolution biologique. Mais la robotique a-t-elle réellement besoin de ces capacités cognitives si difficiles à définir? La méthodologie de la robotique classique permet de résoudre des problèmes divers et variés.En 2004,le DARPA a organisé une compétition de robotique autonome dont l’épreuve consistait à parcourir 200km dansundésert rocailleux.La Meilleure Équipe, surplus d’une vingtaine participantes,ne dépasse pas 13km. L’année suivante,toutes les équipes atteignirent l’objectif à la même épreuve.En un an,il n’y a aucune révolution des outils ou des algorithmes en robotique autonome mais une réévaluation précise des caractéristiques environnementales, des besoins et des fins. Pour 2008, l’épreuve sera de traverser une grande ville. La puissance de la robotique moderne s’appuie sur une démarche d’ingénierie itérative,incrémentale.Il est légitime de penser que les 20 prochaines années se nourriront de ces technologies. Le marché de la robotique s’ouvre et la technologie commence à être à la hauteur des premiers besoins.Les robots grand public seront onéreux,simples surtout,ils assureront destâchesbienidentifiéesauseindu foyer.Cependant,la variété des problèmes(et leurs imbrications)pour robot service aux tâches complexes, reposant sur une interaction, est considérable; non seulement à cause de la variabilité des personnes et de leur intérêts,mais également à cause de leurs situations environnementales sociales.Les Robots Classique Multifonctions Et Interactifs obligent à une spécification perpétuelle, au gré de l’activité du robot et des événements. Chaque robot doit être suivi par une équipe de roboticiens. Cet artisanat robotique restreint et restreint toujours la robotique classique dans sa démocratisation et dans sa diffusion au sein des activités humaines. L’espoir d’un aveniràlongtermepourlarobotiquepassealorsobligatoirementpar une troisième voie de recherche: l’étude des propriétés cognitives et leurs possibles intégrationsdansdes systèmes robotiques en vuedeleurconféreruneautonomiecognitive. Cette autonomie permettrait au système robotique de spécifier luimême ses propres problèmes. Dans ce cadre, la communication entre l’homme et une entité cognitive robotique s’apparenterait davantage aux interactions que l’homme peut avoir avec un animaldotédecapacitéscognitives,telqu’unchien.Lesreprésentationsetlesdispositionsà agirétantintimementliéesaucorpsd l’entité cognitive,il semble impossible qu’un humain puisse considérer un robot comme son homologue. En effet, de nombreux travaux en psychologie mettent en évidence l’importance des contingences sensorimotrices(Dewey, 1896; Piaget, 1987) dans l’élaboration des capacités cognitives. Dans la perspective plus large de concevoir un robot comme un animal, celui-ci ne serait plus programmé mais dressé pour une tâche. La phase de dressage ne doit pas être ici considérée comme un handicap mais comme une souplesse à la fois pour ré utilisation des systèmes robotiques et pour la prise en main par les utilisateurs. Le résultat d’un dressage pourrait être mémorisé et réutilisé pour un robot morphologiquement identique.