le monde de la robotique

Ce qui est, ce qui est nouveau et ce qui s’en vient

Partie 2 de 2

Dans la partie 1 du Monde de la Robotique, nous avons exploré l’histoire des robots, débutant de l'imaginaire d’un écrivain à la matérialisation et l’expérimentation dans des environnements industriels, professionnels et personnels. Dans la partie 2, nous plongerons dans l’état actuel de la robotique au sein des industries, du grand changement du côté des cobots et de comment répondre à la demande grandissante de robots pouvant performer sécuritairement dans des environnements humains non structurés.

Par: Luc Vanden Abeele, Spécialiste de l’industrie de la robotique et Gestionnaire de propriété intellectuelle.

Bienvenue dans la génération des “cobots”

Les robots industriels représentent toujours aujourd’hui le type de robot le plus vendu, et l’industrie automobile reste le secteur industriel le plus important à l’heure actuelle. Selon les dernières statistiques de l’IFR, les ventes globales de robots industriels sont presque deux fois plus élevées que les ventes de robots de service. Par contre, le développement de robots plus petits et flexibles, parfois équipés de caméras et de capteurs de force, rend ces technologies plus attrayantes pour les PME. Ceci explique en partie pourquoi le coût moyen d’un robot industriel a baissé de plus de 20% dans la dernière décennie. Cette réduction du prix, combiné à une plus grande facilité de programmation et de meilleurs capteurs a permis d’envisager la robotique dans des applications à faible volume et de grandes variabilités, ce qui est la réalité des petits manufacturiers.

Ce nouveau segment de la robotique, souvent nommé “cobot” (robots collaboratifs), devrait avoir une croissance plus rapide que le marché global de la robotique industrielle. Avec un niveau d’acceptabilité grandissant, ces “cobots” permettent d’envisager de nouvelles possibilités pour les utilisateurs qui étaient en quelque sorte laissés sur la touche, soient les petits manufacturiers. Le développement rapide de nouvelles technologies novatrices a permis la mise en marché de nouveaux produits, plusieurs d’entre eux offrant des solutions abordables, tirant vers le bas le prix moyen des robots.

Alors que le prix moyen d’un robot de service professionnel a chuté d’un impressionnant 80% dans la dernière décennie, le nombre d’unités vendues a été multiplié par presque 12 pour la même période.

Dans les faits, les robots de service professionnel ont eu une baisse importante de leur prix moyen au cours de la dernière décennie dans une marge nettement plus importante que les robots industriels. Plus encore, alors que le prix moyen a chuté d’un impressionnant 80%, le nombre d’unités vendues a été multiplié par presque 12 pour la même période.

Ceci ne signifie pas qu’il n’y aura plus de demande pour les gros bras robots, car il existe toujours de nombreuses applications où ils restent nécessaires: palettisation, soudage, peinture, etc. Le futur pour les robots industriels reste lucratif.

En faisant une comparaison entre les applications possibles d’aujourd’hui comparativement à ce qui était envisageable il y a 15 ans, il est possible d’apprécier le progrès accompli. De la palettisation de produits uniformes, nous avons maintenant la palettisation mixte, de la cueillette de produits homogènes dans un bac, nous voyons aujourd’hui des cellules pouvant prendre une grande variété de produits pour la préparation de commande dans un centre de distribution. De nombreux autres exemples peuvent être ajoutés. Alors que les robots guidés par un système de vision étaient l’exception au début des années 2000, ils sont presque la norme aujourd’hui.

L’humain et la machine travaillant côte à côte

L’humain et la machine travaillant côte à côte

Les besoins des petits manufacturiers, dont les volumes de production restent bas, exigent des robots qui vont améliorer ou accroître les capacités des travailleurs, pas les remplacer. Ceci demande des robots plus sécuritaires puisque les humains vont souvent travailler dans le même espace. Ils doivent également être plus faciles à programmer afin que l’opérateur puisse avoir le plus d’autonomie possible. Finalement, ces robots doivent permettre une intégration facile de capteurs et détecteurs afin qu’ils puissent s’adapter aux conditions changeantes de production. Cette aptitude de travail conjoint entre l’humain et la machine dans un contexte sécuritaire et collaboratif, souvent nommé “interaction humain-robot”, est une dimension clé dans le futur des robots de service professionnel.

Pour en savoir plus sur l’interaction humain-robot, vous pouvez lire l’article Substitution ou inclusion ? Le problème avec les « cobots ».

Même si, encore aujourd’hui, le segment des robots industriels reste le plus important, cette situation risque de changer prochainement. Le taux de croissance des ventes de robot de service professionnel est nettement plus élevé que celui des robots industriels. C’est dans ce créneau que plusieurs entreprises innovantes en robotique mettent leurs efforts; en développant des robots de service professionnel qui peuvent travailler côte à côte avec des humains dans des environnements non structurés et ayant la capacité de s’adapter aux besoins changeants.

Selon le rapport des prévisions des dépenses globales en robotique de BCG, les ventes de robots industriels ont progressé de ~26% annuellement depuis la dernière récession économique. Les robots de service professionnel ont eu une croissance annuelle de ~35% pour la même période. Si on compare seulement la croissance des 4 dernières années, les taux sont respectivement de ~18% et ~50%.

Conséquemment, plusieurs observateurs s’attendent à ce que les ventes des robots de service dépassent en unité celles des robots industriels dans quelques années.

robotique

À la base, les robots amènent des résultats concrets

À la base, les entreprises désirent améliorer leur rentabilité, et si elles décident d’investir en technologie (ce qui est essentiel afin de rester compétitif), elles doivent y voir une valeur ajoutée et un rendement financier. Comme indiqué plus haut, le prix moyen des robots de service professionnel a chuté de façon importante depuis quelques années. Ceci rend cette technologie plus accessible pour de nombreux utilisateurs. Conjugué avec les progrès technologiques au niveau des capteurs, de l’apprentissage machine et de l’intelligence artificielle, le nombre d’applications pouvant utiliser des robots de service croît sans arrêt. Nous avons aujourd’hui des robots qui peuvent assister des humains pour de nombreuses tâches: manutention dans les centres de distribution, surveillance et suivi des champs pour les agriculteurs, aide à la réadaptation pour des personnes accidentées, et plus encore.

Pourquoi l’interaction humain-robot est importante pour le progrès de la robotique? Pourquoi la demande de robots collaboratifs est si élevée? Parce que notre monde reste géré par des humains, avec des humains, pour des humains. Même avec les derniers progrès technologiques, il n’existe aucun robot qui s’approche des capacités d’adaptation, de la flexibilité et du jugement des humains. Les technologies robotiques doivent faciliter l’habilitation des humains afin de leur permettre d’accomplir plus et mieux, favoriser l’efficience des entreprises, améliorer la productivité et, ultimement, être plus prospères que la compétition.

Il faut des humains pour habiliter des robots, et vice-versa

Il existe de la confusion sur ce sujet, car des robots peuvent mettre en caisse des produits plus vite que n’importe qui, mais ils éprouvent des difficultés à gérer une problématique de qualité. Également, des programmes informatiques peuvent battre les champions aux échecs, mais ne sont pas capables de déplacer eux-mêmes les pièces sur l’échiquier. Ne leur demandez surtout pas de tondre la pelouse ou de vider le lave-vaisselle! Les robots sont très performants pour accomplir des tâches spécialisées et spécifiques, mais restent très loin des capacités de l’humain pour s’adapter aux conditions extérieures changeantes. Un bel exemple est la compétition RoboCup, où différentes équipes de robots disputent un tournoi de football (ou soccer pour les nords-américains). Alors que ces robots restent nettement plus sophistiqués que ceux observés il y a quelques années, on voit encore, des situations ou des robots tournent en rond loin du ballon. Ce n’est pas demain la veille où ces équipes de robots pourront battre une équipe d’enfant de 8 ans, malgré les avancées en intelligence artificielle. C’est pour cette raison que les robots de service professionnel doivent conserver l’humain dans l’équation, car il continue de jouer un rôle crucial pour de très nombreuses tâches.

humains et robots

Quelques exemples

Voici quelques autres exemples pour illustrer nos derniers propos, où le robot possède une certaine autonomie, mais nécessite l’humain pour valider ses actions et comportements.

  1. Un bras robot d’assistance pour les personnes ayant des limitations motrices des membres supérieurs pourrait de façon autonome prendre de la nourriture sur une assiette suite à une commande verbale de l’humain annonçant qu’il désire manger. De façon similaire, alors qu’on approche une porte fermée, le même bras robot pourrait l’ouvrir automatiquement sans que l’humain doit le télé-opérer. Malgré cela, l’utilisateur doit quand même valider les actions du robot. Combiné avec des algorithmes d’intelligence artificielle, un robot d’assistance pourrait adapter sa trajectoire en temps réel et définir la trajectoire optimale pour une tâche spécifique en accumulant les expériences.
  2. Nous pouvons également s’attendre à voir l’IA utilisée dans les centres de préparation de commandes où des robots doivent cueillir des milliers de produits différents et apprendre à en manipuler de nouveaux à chaque mois. Il est quasi impossible que de la programmation traditionnelle puisse être performante pour ces exemples. Il restera malgré cela toujours des situations particulières où le robot aura de la difficulté à prendre une décision.
  3. Un dernier cas pourrait être la cueillette de fruits et de légumes en serre. Dans cette situation, l’IA pourrait permettre au robot d’identifier quel fruit ou légume est mûr à être cueilli, mais il restera toujours des cas d’espèce ou le cueilleur sera requis.

Et maintenant, que fait-on?

Il existe toujours de nombreuses tâches dangereuses où les robots peuvent aider les humains. Plusieurs possibilités existent en logistique, en démolition, en sécurité, en inspection d’infrastructures, etc. Nous observons maintenant des possibilités multiples avec des AGV (automated guided vehicles), SDV (self driving vehicles), UAV (unmanned aerial vehicles) et UUV (unmanned aerial vehicles) où ils sont très efficaces. De nombreux robots d’aujourd’hui possèdent plusieurs capteurs afin qu’ils puissent d’une certaine façon comprendre leur environnement et ajuster leur trajectoire en conséquence. Alors qu’ils dépendaient auparavant d’une programmation exhaustive afin de pouvoir réagir aux multiples situations rencontrées, les progrès en apprentissage machine et intelligence artificielle permettent aux robots d’interagir de façon plus adéquate à leur environnement. Ces technologies vont continuer de progresser à des vitesses importantes dans un futur proche, mais nécessitent une quantité imposante de situations d’apprentissage avant d’avoir une réelle compréhension préliminaire de leur environnement. Des situations nouvelles représenteront toujours des défis, d’où l’importance de l’humain.

En résumé, les robots ont évolué de façon importante dans les dernières décennies, et les avancées technologiques progressent à grande vitesse. Peut-on encore aujourd’hui s’attendre à voir des robots humanoïdes similaires à ceux imaginés par Čapek dans des entreprises manufacturières? Cela semble peu probable dans un futur proche. Nous faisons le même constat pour nos maisons: le robot domestique qui s’occuperait de la lessive, de la vaisselle et de passer l’aspirateur (comme le robot Rosie de la populaire émission de télévision Les Jetson) n’est pas encore possible. Les robots conservent leurs avantages dans des tâches spécifiques; et c’est en identifiant correctement les requis de ces tâches qu’il est possible d’améliorer nos entreprises et nos conditions.

Source des photographies:

  1. Robot-era
  2. Kinova
  3. West Virginia University
  4. ETH Zürich, Robotics Systems lab