Préhension robotique et manipulation dextre

Depuis la naissance du premier robot industriel au début des années 1960, la robotique s’est substituée à l’humain pour de nombreuses tâches souvent pénibles et répétitives dans le monde de l’industrie. Pour répondre à ces enjeux, les robots industriels se sont spécialisés. Ils ont été pensés, dessinés en fonction de la tâche et il en est de même des préhenseurs ou organes terminaux qui équipent ces robots. Au début des années 1980, la tentation de permettre au robot de disposer d’un organe terminal doté de capacités d’universalité a conduit au développement des premières mains robotiques ayant marqué l’histoire de la préhension robotique. L’émergence de la robotique collaborative et des cobots nécessite aujourd’hui le développement de préhenseurs de nouvelle génération, flexibles, dotés non seulement de capacités de saisie adaptative, mais également de capacités de manipulation dextre.

Le modèle de la main humaine par sa richesse fonctionnelle et ses capacités infinies constitue une référence inégalée en termes de préhension et de manipulation dextre. La reproduction de ces fonctions par un système robotisé reste l’un des problèmes les plus complexes à résoudre.

La saisie de pièces et/ou d’objets implique, en fonction de leur nature, la mise en œuvre de systèmes mécaniques adaptés allant du préhenseur industriel dédié à la main robotique à haut niveau de dextérité. La complexité du préhenseur augmentera ainsi en fonction du niveau de flexibilité désiré, depuis la saisie d’objets de formes variées jusqu’à leur manipulation à l’intérieur du préhenseur. Pour assurer l’exploitation du préhenseur, l’intégration de capteurs est nécessaire pour plusieurs raisons : la localisation des surfaces de saisie des objets, la détermination de la configuration de la prise, le contrôle de l’effort de saisie et, plus largement, le contrôle des actions réalisées par le préhenseur.

La commande de ces systèmes doit permettre, à bas niveau, d’assurer, par le pilotage des mouvements du préhenseur et par le pilotage de l’effort d’interaction, la saisie des objets et le maintien d’une configuration donnée.

Pour assurer des fonctions plus complexes, telles que la manipulation d’un objet en bout de doigt, des commandes plus sophistiquées sont mises en œuvre permettant de planifier et contrôler le mouvement coordonné des doigts en interaction avec l’objet. Cette commande coordonnée des doigts constitue déjà en soit un exercice de collaboration entre les robots élémentaires que sont les doigts d’un préhenseur robotisé avec un degré d’actionnement élevé.

L’interaction dynamique du cobot équipé d’un préhenseur avec l’environnement et en particulier avec l’homme vient accroître cette complexité. Des capacités d’adaptation et de perception de l’environnement doivent alors être intégrées dans une commande de plus haut niveau apte à répondre en temps réel ; cette commande s’appuiera en particulier sur l’apprentissage et la mise en œuvre de stratégies de planification réactive.