Collaboration homme-robot

Les travaux de l’axe numéro 1 concernent la mise en œuvre de la collaboration hommes/robots et l’évaluation des conditions d’acceptabilité en utilisant la réalité virtuelle. Pour cela, nous mettons en oeuvre des expérimentations en environnement virtuel.

Les recherches et projets actuels sur la collaboration homme-robot s’intéressent dans la majorité à l’aspect fonctionnel des systèmes hybrides. La problématique la plus traitée est la sécurité des opérateurs dans l’environnement du robot : à partir du moment où l’opérateur et le robot sont amenés à travailler ensemble dans le même espace, un certain nombre de réglementations et de technologies doivent être mises en place pour garantir le caractère sécuritaire du système.

Cependant, une problématique importante, souvent mentionnée mais jamais vraiment traitée, concerne l’acceptabilité de la collaboration homme-robot par les opérateurs. Ces derniers possèdent une certaine appréhension à voir arriver des robots dans leur environnement de travail. Le travail avec un robot n’est pas le même qu’avec un coéquipier humain et nécessite une adaptation de la part de l’opérateur, plus ou moins prononcée selon la tâche à réaliser et le robot. Cette notion d’acceptabilité du robot comme un véritable coéquipier a un impact direct sur le confort de l’opérateur et l’efficacité du système, et est primordiale pour la collaboration homme-robot.

L’objectif des travaux est d’étudier et d’évaluer cette notion d’acceptabilité du robot comme partenaire de travail, du point de vue de l’opérateur. Plusieurs pistes de recherche sont possibles, comme l’apparence du robot, ses mouvements ou ses comportements.

La mise en place d’une méthodologie

La deuxième année de thèse s’est accordée à définir la méthodologie à suivre pour évaluer l’acceptabilité de la collaboration homme-robot et à développer les outils adéquats pour y parvenir. Cette méthodologie est basée sur deux points principaux :

  • L’environnement de simulation
  • Les critères d’acceptabilité

L’environnement de simulation permet, grâce à la réalité virtuelle, d’étudier des cas de collaboration homme-robot en amont, en testant des paramètres ou des scenarii difficiles à mettre en place en situation réelle. Dans notre environnement, différents modèles de robots sont disponibles et des algorithmes de cinématique inverse ont été développés pour pouvoir contrôler ces robots en temps réel dans l’environnement de simulation.

Les critères pertinents pour mesurer l’acceptabilité ont été sélectionnés après une étude poussée de la littérature. Les critères retenus sont :

– Les impressions subjectives des utilisateurs, recueillies à l’aide de questionnaires ;

– L’état physiologique des utilisateurs (rythme cardiaque, conductance de la peau).

Premier cas d’étude

Le premier cas d’étude s’est terminé en mai 2013. Il s’agissait de valider, par la mise en place d’une tâche abstraite d’échange de pièces entre robot et opérateur, la pertinence de la méthodologie choisie pour évaluer l’acceptabilité :

  • Environnement de simulation,
  • Questionnaires,
  • Mesures physiologiques.

Détails du premier cas d’étude…

Deuxième cas d’étude

Le deuxième cas d’étude concerne un cas concret de poste de montage. L’intérêt de la robotisation d’une telle tâche est de soulager les contraintes ergonomiques de l’opérateur sur ce poste par l’introduction d’un robot, l’opérateur restant disponible à proximité du robot pour effectuer des tâches supplémentaires.

Détails du deuxième cas d’étude…

Troisième cas d’étude

Le troisième cas d’étude s’est concentré sur un poste de travail d’assemblage de durite d’air. Il s’agit d’un robot capable d’assister un opérateur dans sa tâche d’assemblage. Différentes situations ont été observées selon qu’elles entrainent plus ou moins d’interaction entre l’opérateur et le robot.

Détails du troisième cas d’étude…

 

Zone privée…