PAR : JASON WALKER
Qu’est-ce que l’autonomie ? Pour les humains, l’autonomie est ce qui nous permet d’accomplir des tâches, telles que marcher, parler, saluer, ouvrir des portes, appuyer sur des boutons et changer des ampoules. Chez les robots, c’est la même chose.
Les robots autonomes, tout comme les humains, peuvent également prendre leurs propres décisions, puis réaliser une action en conséquence. Un robot véritablement autonome est un robot capable de percevoir son environnement, de prendre des décisions sur la base de ce qu’il perçoit et/ou a été programmé pour reconnaître, puis d’effectuer un mouvement ou une manipulation au sein de cet environnement. Lorsqu’il s’agit de la mobilité des robots, par exemple, ces actions basées sur la prise de décisions sont notamment des tâches de base telles que le démarrage, l’arrêt et la manœuvre pour contourner les obstacles qui se trouvent sur leur chemin.
Avant d’examiner ce qui fait d’un robot une machine véritablement autonome, discutons de l’une des idées reçues les plus courantes au sujet des robots mobiles d’aujourd’hui.
Que sont les robots autonomes ?
Les robots véritablement autonomes sont des machines intelligentes capables d’effectuer des tâches et de fonctionner de manière indépendante au sein d’un environnement, sans contrôle ni intervention humaine. Ce degré d’autonomie donne à la main-d’œuvre la possibilité de déléguer au robot les tâches fastidieuses, dangereuses ou sales, pour que les humains puissent consacrer plus de temps aux aspects intéressants, stimulants et profitables de leur travail.
Ces 15 à 20 dernières années, les utilisations les plus répandues de la robotique concernaient surtout des robots mobiles téléopérés équipés de caméras et utilisés pour observer des objets hors de portée, ou bien des applications industrielles ou d’entrepôt extrêmement simples. Par exemple, non seulement des véhicules à guidage automatique (AGV ou Automated Guided Vehicles) sont utilisés pour déplacer des matériaux dans les usines et les entrepôts, mais des robots volants (aussi appelés drones) sont utilisés pour la réponse aux catastrophes et des robots sous-marins sont utilisés pour rechercher et découvrir des épaves dans les profondeurs de nos océans. Si cette utilisation des robots s’est avérée incroyablement efficace au fil des ans, il ne s’agit en aucun cas de robots véritablement autonomes.
Le terme « robot » a été utilisé à plusieurs reprises au fil des ans par des entreprises qui veulent faire croire à leurs clients que leur produit est une sorte d’intelligence artificielle (IA) sophistiquée. En outre, la véritable définition d’un robot autonome a également été simplifiée à outrance et est souvent utilisée de manière interchangeable pour ce qui s’apparente plutôt à des machines préprogrammées, sans parler des actionneurs automatisés tels que les bras robotisés ou les systèmes de contrôle du mouvement.
Le pire exemple d’un robot (pas vraiment) autonome
Très souvent, les machines industrielles classiques que vous voyez sur une chaîne de montage d’un constructeur automobile sont qualifiées à tort de robots. Bien qu’il s’agisse d’étonnantes prouesses d’ingénierie, ce ne sont en aucun cas des robots, mais plutôt des fraiseuses fonctionnant par le biais de commandes numériques par ordinateur (CNC ou Computer Numerical Controls).
Contrairement à un robot véritablement autonome, ces machines industrielles sont préprogrammées pour effectuer un mouvement répétitif. Elles ne sont pas capables de réagir. Par exemple, que se passerait-il si l’un de ces soi-disant robots chargés d’installer des roues de secours dans le coffre d’une voiture se retrouvait dans une situation imprévue avec le coffre fermé ? Le « robot » comprendrait-il qu’il ne doit pas installer la roue ? Probablement pas. Au lieu de cela, cette machine continuerait à exécuter sa tâche programmée et finirait très probablement par écraser la roue contre le hayon du coffre. Si cette machine était réellement un robot autonome, elle saurait qu’elle ne doit pas installer la roue d’après les informations recueillies en percevant la situation et en comprenant que le coffre était en fait fermé.
Ce qui fait du Roomba un vrai robot autonome
Pour bien comprendre les robots mobiles autonomes, il faut les voir en action. Et l’un des plus célèbres, et sans doute le plus répandu, des véritables robots autonomes actuellement sur le marché est le Roomba. Bien que le Roomba soit un produit grand public, ses capacités et ses fonctionnalités s’appliquent aux entrepôts et à l’espace industriel et ont fait des AMR une technologie bien plus accessible à tous.
Le Roomba peut prendre des décisions et agir en fonction de ce qu’il perçoit dans son environnement. Il peut être placé dans une pièce, laissé seul, et il fera son travail sans l’aide ni la supervision d’un être humain.
Un ensemble de capteurs permet au Roomba de percevoir son environnement, de décider d’un plan d’action sur la base de ces perceptions, puis d’effectuer cette action appropriée. Les mêmes concepts s’appliquent aux robots d’entrepôt : si un AMR rencontre un obstacle (comme une palette) alors qu’il effectue des tâches prédéfinies dans l’entrepôt, il contourne le problème et continue sans intervention humaine.
En clair, un robot autonome est un robot qui décide seul de l’action à entreprendre en fonction des informations qu’il a perçues. Si vous souhaitez en savoir plus sur les robots autonomes ou leurs innombrables applications possibles, contactez-nous dès aujourd’hui. Si vous ne savez pas en quoi un robot mobile autonome pourrait vous être utile, voici 8 excellents exemples.
8 applications des robots autonomes
- Des AMR pour la logistique
Bien que les capacités des AMR continuent de progresser, l’application la plus basique et la plus répandue de ces machines reste le transport de matériaux. Les AMR peuvent transporter des commandes au sein d’un entrepôt ou d’une installation d’expédition d’innombrables fois par jour. Le transport demande beaucoup de travail et le recours à des robots pour ces tâches est l’un des moyens les plus simples de réaffecter des collaborateurs humains à des tâches plus importantes sans perturber les flux de travail.
- Des AMR pour le commerce électronique
Les AMR pour les applications de commerce électronique peuvent se présenter sous de nombreuses formes, allant du déplacement de chariots à la manipulation mobile et plus encore. Les plateformes d’AMR pouvant être équipées de multiples accessoires, leur flexibilité les rend idéales dans un certain nombre d’applications, même au sein d’applications spécifiques comme le transport et le tri.
Aujourd’hui, des AMR sont utilisés dans des tâches comme celles qui suivent :
- Exécution des commandes
- Traitement des retours
- Transport et tri des matières premières
- Tri des colis
- Gestion des stocks
- Des AMR pour l’entreposage
Les entrepôts et les centres de distribution d’aujourd’hui sont immenses et certains s’étendent sur presque 100.000 m2. Lorsque des AMR sont utilisés dans des applications d’entreposage, ils sont les mieux adaptés au levage et au transport de marchandises au sein de l’espace. Confier aux AMR les opérations d’entreposage de base permet de réduire le temps que les collaborateurs passent à se déplacer dans un entrepôt, et ces derniers peuvent alors se consacrer à des tâches à plus forte valeur ajoutée.
Une caractéristique importante des AMR est leur capacité à « voir » et à se localiser dans des espaces ouverts. Les AMR se servent de lasers pour scanner leur environnement et leurs systèmes embarqués analysent les données provenant des capteurs, ce qui leur permet de visualiser les obstacles et de naviguer en toute sécurité. Cependant, les entrepôts les plus vastes ne disposent pas des murs, des poteaux et des autres éléments fixes dont de nombreux AMR ont besoin pour naviguer efficacement. Cet environnement impose un AMR doté d’un système de navigation spécialement conçu pour l’exploitation d’un entrepôt.
Une autre tâche importante dans l’entreposage et la distribution est la palettisation, un processus monotone et répétitif qui se prête donc bien à l’automatisation. Pour accélérer cette tâche et permettre aux collaborateurs de passer à d’autres tâches, les AMR sont désormais utilisés dans la palettisation. Les plateformes d’AMR, les plaques de levage et les bras robotisés permettent une automatisation quasi complète d’une tâche de palettisation. Les robots de palettisation peuvent accomplir chacune des étapes du processus, c’est-à-dire le chargement, le transport et le déchargement, de manière autonome, efficace et précise.
- Des AMR et des manipulateurs mobiles pour la production
La polyvalence des AMR les rend particulièrement adaptés à l’environnement dynamique et en constante évolution de la production. Les AMR, qui sont conçus pour être facilement configurés et utilisés par les collaborateurs dans les installations existantes, permettent aux entreprises de toute taille de bénéficier de leurs capacités pour un nombre illimité de tâches variées.
En plus de transporter des pièces en cours de fabrication et des produits finis, les AMR équipés d’accessoires, tels que des convoyeurs ou des bras robotisés, peuvent s’intégrer au processus de production. Par exemple, les AMR équipés de bras robotisés sont capables de trier, prélever et emballer des produits, tout en ayant la capacité de se déplacer dynamiquement vers plusieurs emplacements.
Les convoyeurs statiques sont utilisés depuis longtemps dans le travail à la chaîne, car ils permettent d’accélérer la production et le tri. L’ajout d’un convoyeur à un AMR permet d’améliorer la flexibilité et la mobilité de ses capacités de convoyage. Les AMR équipés de convoyeurs peuvent se connecter à des convoyeurs statiques pour un déplacement plus efficace des produits au sein d’une usine.
Les AMR équipés d’accessoires capables de soulever des charges et de se connecter à des chariots permettent aux robots de charger et de décharger des charges utiles et, dans certains cas, de se connecter à des chariots sans intervention humaine. Cette combinaison du transport par chariot et du chargement/déchargement en un seul AMR est une capacité relativement nouvelle, mais qui aboutira à davantage d’applications possibles pour les robots autonomes.
- Des AMR pour les centres de données
Le transport autonome sécurisé fait partie intégrante des activités des centres de données et des installations de recherche, ce qui a abouti à la création d’une nouvelle application pour les AMR. Des robots autonomes équipés de coffres et d’armoires verrouillés peuvent être utilisés pour transporter en toute sécurité des matériaux de grande valeur et garantir le respect du protocole de la chaîne de responsabilité. Cela permet également d’accéder facilement à une documentation instantanée et précise du processus.
- Des AMR pour le secteur de la santé
À mesure que les capacités et la simplicité d’utilisation des AMR s’améliorent, de nombreux secteurs découvrent des applications innovantes pour les robots. À l’heure actuelle, nous constatons que de plus en plus de robots autonomes sont utilisés dans le domaine de la santé pour diverses tâches.
Dans un premier temps, les AMR sont un outil utile pour rationaliser le transport des fournitures et des médicaments au sein d’un établissement de santé. Cela est d’autant plus indispensable dans les unités de traitement des maladies infectieuses, où ils permettent aux infirmières d’éviter d’entrer en contact fréquent avec des contaminants potentiels, tout en garantissant que les patients reçoivent un traitement approprié. Dans un second temps, les AMR médicaux peuvent également être utilisés dans le domaine de l’assainissement : les robots peuvent être équipés de lampes UV pour éliminer les virus ou de pulvérisateurs de décontamination qui nettoient une pièce ou un espace sans exposer des personnes à des risques potentiels.
- Des AMR pour la biotechnologie
Face à un marché des produits biopharmaceutiques en pleine croissance, les entreprises de biotechnologie doivent se conformer à des processus de production fortement réglementés, ce qui peut aboutir à des tâches particulièrement lourdes. Par exemple, l’échantillonnage et la maintenance des processus de culture cellulaire demandent beaucoup de travail et exigent une surveillance constante, 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7. Les robots mobiles autonomes combinés à des bras robotisés peuvent être utilisés pour contrôler les précieux éléments entrants des processus, effectuer des tâches de surveillance régulières et gérer en toute sécurité l’élimination des déchets de la chaîne de production.
Les AMR étant chargés des tâches répétitives, les collaborateurs peuvent se concentrer sur les étapes critiques du processus de fabrication biopharmaceutique, telles que le suivi des paramètres de croissance, les essais en continu et les ajustements nécessaires au fur et à mesure de la progression du développement.
- Des AMR pour la recherche et le développement
Dans la recherche et le développement, les AMR sont utilisés pour limiter les tâches de transport fastidieuses liées aux essais répétitifs ou à d’autres exigences techniques. En outre, les AMR sont de plus en plus l’objet de la recherche elle-même.
Par exemple, le développement de capteurs et de la technologie de manipulation robotisée est un domaine d’innovation en vogue. À mesure que ces études progressent, les chercheurs s’interrogent sur les moyens de mobiliser la technologie, mais de nombreuses organisations n’ont ni le temps ni les fonds nécessaires pour créer leurs propres plateformes. La flexibilité d’un AMR permet d’intégrer facilement à une plateforme mobile les capteurs et les manipulateurs utilisés dans la recherche, donnant ainsi une mobilité simple d’utilisation et autonome à ces technologies émergentes et la possibilité aux entreprises et aux instituts de recherche d’économiser beaucoup de temps et d’argent au cours du processus de développement.
Composants essentiels d’un robot autonome
Les composants clés du comportement autonome mentionné ci-dessus comprennent ces trois concepts clés : perception, décision et action.
Perception
Pour les gens, la perception se base presque entièrement sur nos cinq sens. Les yeux, les oreilles, la peau, les cheveux et de nombreux autres mécanismes biologiques sont utilisés pour percevoir le monde. Sur un robot, la perception implique des capteurs. Des scanners laser, des caméras de vision stéréo (yeux), des capteurs de chocs (peau et cheveux), des capteurs de force et de couple (tension musculaire) et même des spectromètres (odorat) sont utilisés comme dispositifs d’entrée sur un robot afin de l’aider à « voir » et à percevoir son environnement. Et, que ce soit pour les êtres humains ou pour les robots, il existe désormais d’autres types d’informations entrantes, telles que la source intarissable de données qu’est Internet. En fait, on pourrait considérer l’Internet des objets comme un ensemble infini de capteurs dotés de très longs fils allant jusqu’aux robots qui pourraient en avoir l’usage.
Décision
Chez les humains, c’est notre cerveau qui prend la plupart de nos décisions ; ou dans certains cas, notre « petit doigt » ou même notre système neuronal. Notre cerveau prend des décisions de plus haut niveau, comme l’endroit où nous souhaitons nous rendre lorsque nous marchons, par exemple. Mais parfois, notre biologie prend le pas sur notre cerveau, et notre corps réagit avant même que notre cerveau ne sache ce qui se passe. Ces comportements réflexes, comme les paupières qui se ferment pour bloquer un débris volant, fonctionnent plus rapidement et sans la permission de notre cerveau, dans le but de nous garder en sécurité.
Les robots autonomes présentent une structure décisionnelle similaire. Le « cerveau » d’un robot est généralement un ordinateur, qui prend des décisions en fonction de sa mission et des informations qu’il reçoit en cours de route. Mais les robots ont également une capacité qui s’apparente au système neurologique des humains, où leurs systèmes de sécurité fonctionnent plus rapidement et sans la permission du cerveau. En fait, chez les robots, le cerveau fonctionne avec la permission du système de sécurité. Sur un robot autonome, nous appelons ce système « neurologique » un système intégré : il fonctionne plus rapidement et avec une plus grande autorité que l’ordinateur qui exécute un plan de mission et analyse les données. C’est ainsi que le robot peut décider de s’arrêter s’il remarque un obstacle sur sa route, s’il détecte un problème sur lui-même ou si son bouton d’arrêt d’urgence est actionné.
Action
Les gens ont des actionneurs appelés muscles. Ils présentent toutes sortes de formes et remplissent toutes sortes de fonctions, depuis la prise d’une tasse de café jusqu’au battement de notre cœur et au pompage du sang. Les robots peuvent également être équipés de toutes sortes d’actionneurs, dont le cœur comporte généralement une sorte de moteur. Qu’il s’agisse d’une roue, d’un actionneur linéaire ou d’un vérin hydraulique, il y a toujours un moteur qui convertit l’énergie en mouvement.
L’intégralité de notre flotte de robots mobiles autonomes est dotée de capacités de perception (grâce à leur technologie LiDAR et de vision), de prise de décision et d’action sous forme de roues. Ils sont capables de travailler dans n’importe quelle section de votre entrepôt et de déplacer les matériaux au sein de l’entrepôt, éliminant ainsi les temps de déplacement improductifs des humains pour améliorer considérablement la productivité et réduire les temps de cycle.
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