Par Jeremy Cook
Depuis la légende grecque de Talos, le robot protecteur mythologique de Crète, l’homme a toujours rêvé d’utiliser des êtres artificiellement intelligents pour faciliter son quotidien. L’invention du transistor et l’explosion de la puissance de calcul disponible qui s’en est suivie, comme dans les robots mobiles autonomes, font que cette idée est aujourd’hui une réalité.
Qu’est-ce qu’un robot mobile autonome ?
Les premiers robots mobiles étaient des expériences de laboratoire telles que Shakey the Robot, développé dans les années 60 à l’Institut de recherche de Stanford. Les dispositifs expérimentaux ont donné naissance à des robots mobiles pouvant être utilisés dans des applications réelles, tels que le robot postal présenté dans l’émission de télévision The Americans de FX. Ces appareils, parfois problématiques, ont été commercialisés à partir des années 70. Bien que nominalement robotisés, ces robots postaux sont considérés comme des AGV (c’est-à-dire des véhicules à guidage autonome) qui suivent une trajectoire de mouvement définie et encastrée dans le sol.
Les AGV sont limités dans leur flexibilité et leurs applications. Grâce à l’amélioration de la technologie des capteurs et de la puissance de calcul, les AGV ont cédé la place aux AMR, ou robots mobiles autonomes. Cette classe d’appareils comprend et navigue dans son environnement sans l’intervention directe d’un être humain. Ils n’ont pas besoin d’un chemin prédéterminé, car ils peuvent percevoir l’environnement, créer un modèle interne et calculer un itinéraire optimisé pour accomplir les tâches.
Ces robots peuvent réagir aux conditions changeantes de l’entrepôt ou de l’extérieur et travailler avec d’autres robots, voire avec des humains. Les calculs peuvent être effectués à bord du robot ou via des ressources informatiques locales dans le bâtiment physique où ils opèrent. Les systèmes de robots mobiles autonomes peuvent également tirer parti de l’informatique Cloud pour des performances optimales.
Robots mobiles automatisés et leurs applications
Bien que les AGV aient été des appareils de niche dans le passé (vous n’avez probablement jamais vu un robot postal de l’ère américaine) aujourd’hui, nous assistons à une prolifération de la robotique mobile autonome motivée par des applications dans la gestion des entrepôts, notamment chez Amazon. Le géant de l’entreposage et de la livraison a installé plus de 350 000 robots dans ses installations depuis leur introduction en 2012.
L’automatisation a permis aux entrepôts d’Amazon de stocker 50 % d’articles en plus, récupérés trois fois plus vite qu’auparavant. Le coût de l’exécution des commandes a diminué de 40 % et l’automatisation des tâches répétitives permet à Amazon d’optimiser les procédures afin de réduire les blessures humaines.
La flotte de robots mobiles automatisés d’Amazon se compose principalement de robots de petite taille ressemblant à des Roombas très améliorés. Ces robots se glissent sous les étagères d’inventaire, appelées « pods », les saisissent à l’aide d’un vérin intégré, puis les transportent vers des préparateurs de commandes humains à une vitesse d’environ 5 km/h. Les travailleurs humains peuvent alors récupérer les articles sans avoir à parcourir l’entrepôt. Si un entrepôt robotisé peut sembler chaotique pour un observateur occasionnel, les mouvements sont coordonnés par un contrôleur central, ce qui permet aux AMR d’atteindre leur destination finale.
Après l’entreposage pour AMR, l’étape suivante consiste à acheminer les articles vers leur destination finale. Les conducteurs humains sont encore largement sollicités. Toutefois, de nouveaux dispositifs tels que le robot de livraison à six roues de Starship Technologies et l’essai (aujourd’hui terminé) du robot similaire Scout par Amazon pourraient permettre aux entreprises de se passer complètement d’un chauffeur. Les drones aériens pourraient constituer une nouvelle étape dans cette évolution.
Au-delà du transport des produits d’un endroit à l’autre, les AMR pourraient être mis en œuvre pour l’inspection automatisée, en particulier dans les zones où il est dangereux pour les humains de se déplacer. Il faut savoir que certaines situations, telles que les souterrains, rendent difficile la surveillance humaine directe en raison des interférences radioélectriques. L’automatisation serait donc essentielle. Découvrez comment la désinfection automatique des hôpitaux par UV et d’autres applications similaires sont des tâches que les robots peuvent accomplir (et non pas simplement rapporter) sans interaction humaine.
Comment fonctionnent les robots mobiles autonomes ?
Grâce aux progrès actuels de l’informatique Cloud et à un traitement de pointe plus performant, nous avons constaté une amélioration considérable du contrôle des robots. Ces robots doivent disposer d’informations actualisées sur l’environnement qui les entoure grâce à la détection locale et être en mesure de contrôler leurs mouvements grâce à une configuration appropriée du moteur et de l’entraînement.
Ces technologies seront essentielles à la prochaine révolution de la robotique mobile autonome :
- Vision industrielle – Utilise une ou plusieurs caméras pour voir de la même manière que les humains. L’IA, l’apprentissage automatique et l’amélioration du traitement en périphérie permettent d’améliorer les capacités.
- LIDAR – Détection et télémétrie par la lumière. Génère un nuage de points pour cartographier la zone environnante en 3D.
- Informatique IA en périphérie - De puissants modules de traitement embarqués sur des robots mobiles permettent de prendre des décisions en temps réel sans le temps de latence inhérent à l’accès à des ressources Cloud éloignées. La gamme de SBC Jetson est une méthode populaire d’expérimentation de l’IA périphérique.
- Mise en réseau sans fil – Permet d’accéder aux ressources informatiques Cloud et/ou locales (au niveau de l’installation) et de coordonner plusieurs robots travaillant en essaim.
- Commande de moteur – Commande directe des moteurs du robot.
Conception de robots mobiles autonomes : Un potentiel quasi-illimité
Si la technologie AMR se concentre actuellement sur l’automatisation des entrepôts, la robotique pour la désinfection aux UV était un sujet brûlant au plus fort de la pandémie de COVID, et des applications de patrouille de sécurité mobile sont actuellement à l’étude.
La police de New York a récemment dévoilé son intention de commencer à utiliser un robot Knightscope K5 d’environ 180 kg, 1,5 m de haut et à roues. La question de savoir si le public adoptera ce robot reste ouverte. Le département a testé un robot Spot en 2021 avant qu’il ne soit mis hors service suite aux réactions négatives du public. Ce nouveau robot Knightscope pourrait être décrit comme R2-D2 transformé en un œuf gigantesque ou, comme l’a fait remarquer un commentateur, « une version Disney d’un Dalek ».
Le domaine de la police humaine est peut-être à l’abri pour l’instant, mais les robots mobiles automatisés continueront sans aucun doute à influencer nos vies de manière significative. La question est de savoir s’ils seront visibles en public ou s’ils seront cachés derrière les murs d’un entrepôt ou d’un site industriel.
La conception d’un robot mobile autonome implique différents composants clés, tels que des moteurs à courant continu sans balais (BLDC), des capteurs et une alimentation électrique. Découvrez ces produits et bien d’autres encore sur Arrow.com
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