DESCRIPTION

La coopération humain-robot ne cesse de gagner de l’avant en industrie, apportant son lot de défis en termes de sécurité. Inspirés par cette nouvelle demande, plusieurs constructeurs ont conçu de nouveaux robots dits « collaboratifs », comme les robots de la gamme E-SERIES d’Universal Robot, le TM d’OMRON ou le CR-15iA de FANUC. Cette nouvelle génération de robot a pour but d’éliminer les barrières physiques, tout en garantissant la sécurité de l’opérateur et par conséquent réduire l’espace requis pour une installation robotique. Néanmoins, partager un même espace avec le robot présente toujours des risques auxquels il faut faire face un grand défi en termes de la sécurité. Ces robots dits « collaboratifs » présentent toujours des risques résiduels dans certaines applications, dont l’atténuation passe par l’installation de dispositifs de sécurité (scanneurs laser, ou barrières lumineuses). Dans les normes de la robotique collaborative ISO 10218 -1 :2011 [1], ISO 10218-2 :2011 [2] et la spécification technique ISO/TS 15066 [3], les performances du robot sont restreintes en imposant une réduction de vitesse ou un arrêt complet quand un opérateur pénètre dans l’espace collaboratif. 

En vue d’augmenter l’efficacité des robots dits « collaboratifs » en industrie, la prochaine étape dans la collaboration humain-robot est de munir les robots de la capacité d’interagir avec leurs environnements et le personnel travaillant à leur coter. C’est dans cette même vision que les algorithmes de planification de trajectoire et d’évitement d’obstacle ont vu le jour. Au fil des années, plusieurs contraintes de sécurité ont été rajoutées au choix de la trajectoire optimale, dans le but de répondre à l’attente de la robotique collaborative. La trajectoire d’un robot collaboratif doit être sécuritaire et la plus rapide afin répondre aux cadences élevées de production en milieu industriel. En outre, le robot peut modifier sa trajectoire en utilisant les informations sur les obstacles afin d’éviter les collisions ou recevoir l'état de la production pour répondre aux demandes de production. Cependant, l’adaptation de la trajectoire diminue la prévisibilité du mouvement du robot, engendrant ainsi une perte de concentration, fatigue et stress pour l’opérateur.

Un bon nombre d’applications collaboratives en industrie ont pour principale opération le déplacement d’une pièce d’un point A au point B (Pick-and-Place) ou alimenter et décharger une machine (Machine Tending). La majorité des algorithmes qui génèrent les trajectoires robots visent à sécuriser l’itinéraire du robot par rapport à l’effecteur, mais omettent d’intégrer les paramètres de la pièce manipulée aux calculs. La trajectoire est sécuritaire, mais la forme géométrique et l’orientation de l’objet manipulé peuvent rendre l’application non collaborative en vue des normes en vigueur.

Dans ce projet il sera question de générer des trajectoires sécuritaires en prenant en compte la pièce manipulée par le robot collaboratif (Cobot), tout en évitant les obstacles et l’opérateur. Plusieurs algorithmes en vue le jour dans le domaine de l’optimisation de trajectoires (A*, RRT ou Rapidly-exploring Random Tree, Genetic Algorithme, etc.), un ou plusieurs seront utilisés et optimisés à des fins d’application en milieu industriel et afin convenir à une application collaborative.