La robotique mobile, secteur industriel au développement extrêmement rapide et qui vise à trouver des solutions, combine l’ingénierie, l’informatique, mais aussi les sciences cognitives, l’intelligence artificielle et bien d’autres disciplines encore. Seule la coopération de toutes ces disciplines permet de faire face à la complexité des robots mobiles. Ceux-ci sont en mesure de se déplacer et de réaliser des actions de manière autonome. À l’instar de la mobilité, l’autonomie, c’est-à-dire l’indépendance des robots par rapport à l’intervention humaine, est également l’un des aspects majeurs de la robotique mobile. On fait ici souvent la distinction entre les dispositifs semi-autonomes et totalement autonomes, mais l’autonomie se définit majoritairement par l’alimentation en énergie du robot. Si une alimentation externe, comme une base de chargement, est nécessaire, l’autonomie est considérée comme limitée.
Bien que la robotique mobile ne se trouve actuellement encore qu’aux prémices de son développement, les prototypes et premiers produits de série sont déjà présents depuis plusieurs années dans des secteurs les plus divers. Avec les aspirateurs quasi totalement autonomes, la robotique mobile s’est déjà invitée dans la vie quotidienne. Grâce aux innovations dans le domaine de l’intelligence artificielle et de ses déclinaisons, l’importance des robots autonomes et mobiles et leur utilisation devraient connaître un énorme bond.
De stationnaire à mobile — l’évolution de la robotique au fil du temps
Alors que pendant des années, les aspects tels que la capacité productive, l’exactitude de répétition et la vitesse étaient placés au cœur de la robotique, d’autres critères reposant sur les mutations industrielles ont depuis longtemps pris une importance tout aussi significative. Dans presque tous les secteurs d’activité, en particulier dans le secteur de la production, les robots modernes doivent répondre à des critères tels que la flexibilité, l’adaptabilité et l’autonomie d’action notamment. Ces propriétés montrent clairement une chose : le développement et le progrès de l’industrie reposent dans une large mesure sur la robotique mobile et les techniques connexes de l’automatisation. Toutefois, le secteur industriel n’est pas le seul à en bénéficier — les innovations de la robotique influenceront à l’avenir tous les aspects de la vie.
La robotique mobile par rapport à la technologie classique des robots
Outre leurs similitudes fondamentales, la robotique mobile, sorte d’évolution des systèmes existants, se distingue des robots classiques à de nombreux égards. L’exemple des robots industriels permet de bien comprendre les réorientations et différences déterminantes entre les deux. C’est surtout l’importance et les utilisations très diverses des capteurs qui connaissent une énorme transformation. Les robots classiques reposent presque exclusivement sur un modèle prédéfini, ce qui ne leur donne aucune autonomie. Les capteurs n’offrent donc aucun avantage particulier, car il n’y a que peu d’incertitude au regard de leur fonctionnement. La robotique mobile en revanche s’appuie largement sur divers capteurs — en utilisant des caméras, des scanneurs laser, des ultrasons et d’autres technologies. Ce n’est qu’ainsi que les systèmes de robots mobiles sont en mesure de réagir de manière autonome aux événements qui se présentent spontanément.
Une différence élémentaire apparaît aussi en termes de programmation. La robotique mobile repose sur des règles et peut être considérée comme axée sur des tâches, alors que les robots industriels classiques sont dotés d’un logiciel explicite — qui consistent en un enchaînement d’ordres fixes. Associée à un ensemble complexe de capteurs, la programmation libre en comparaison constitue la base pour permettre aux appareils mobiles de planifier et d’effectuer leurs mouvements de façon autonome. La succession des mouvements des robots mobiles dépend par conséquent des modifications de leur environnement. Les robots classiques répètent en règle générale un unique et même processus de travail.
Les robots industriels traditionnels restant stationnaires, ils travaillent donc toujours dans un espace connu qui ne se modifie que très peu. La robotique mobile est conçue de manière plus flexible ; les appareils autonomes peuvent ainsi explorer eux-mêmes leur environnement grâce à leur propre perception et expérience. Les informations recueillies sont ensuite traitées et servent de base pour effectuer les mouvements suivants dans l’environnement en question. L’« intelligence » programmée de la robotique mobile permet aux appareils de réagir aux événements non planifiés ou aux erreurs et de trouver des solutions alternatives le cas échéant. Face à la même problématique, les robots industriels traditionnels interrompent la plupart du temps leur tâche et émettent un message d’erreur.
Les caractéristiques de la robotique mobile :
Les capteurs et actionneurs à la base de la robotique mobile
Outre les logiciels et l’électronique de commande, les capteurs et actionneurs sont des éléments essentiels des robots mobiles. Les capteurs servent en effet à récolter différentes informations et données nécessaires à la localisation et à la planification des mouvements. Les capteurs au cœur du robot — que sont par exemple les voltmètres, les thermomètres et les récepteurs radio – informent sur l’état actuel du système. Les capteurs externes en robotique mobile comme les palpeurs, les lecteurs de code-barre, les capteurs de couple et d’accélération fournissent au système les données nécessaires pour effectuer les mouvements.
Les actionneurs ont pour rôle de répondre aux ordres de commande. Eux aussi sont soit internes soit externes. Les actionneurs internes modifient l’état du système ; ainsi, le ventilateur ou le chauffage par exemple régulent la température intérieure. Les actionneurs externes comme les moteurs et les pompes servent en revanche au mouvement du robot ou à l’exécution des actions par les manipulateurs comme les bras du robot.
La robotique mobile et ses domaines d’application
Le spectre des applications de la robotique mobile ne connaît quasiment aucune limite, car la technologie intelligente et l’autonomie de travail de ces appareils permettent de les employer de multiples façons. Et leur utilisation dépasse le cadre des ateliers de production — la robotique trouve sa place aussi dans la vie de tous les jours. Les robots aspirateurs semi-autonomes en sont un parfait exemple. À l’instar de leurs prédécesseurs, ils nettoient le sol de la maison à l’aide d’une soufflante qui produit une dépression et aspire les particules de poussière. Contrairement aux modèles maniés par l’humain, les aspirateurs autonomes n’ont pas besoin de l’intervention de l’homme, mais suivent un schéma de mouvements programmé au préalable et sont en mesure de réagir activement à des obstacles comme des marches, grâce aux capteurs au sol. Ces modèles ne sont en général limités que par leur alimentation électrique.
En matière de fabrication industrielle, la robotique mobile se démocratise largement dans le domaine du transport. Si en production, des matériaux nécessaires doivent être transportés vers des machines particulières afin d’être transformés ou si des pièces usinées doivent être envoyées jusqu’à l’entrepôt, des robots spécifiques s’en chargent. La modernisation des structures et opérations logistiques augmente l’efficacité, diminue les coûts sur le long terme et contribue notamment à accroître la sécurité au travail. La robotique mobile, en tant que lien entre les différentes étapes de processus, apparaît aujourd’hui déjà comme une composante importante de ce qu’on appelle l’usine intelligente.
La prévention contre le terrorisme, la protection civile et l’armée sont certains des domaines d’application de la robotique mobile. Qu’ils soient employés au fond de la mer, pour désamorcer et démanteler un engin explosif ou comme drone dans les airs — les robots semi-autonomes exécutent des tâches qui peuvent présenter un risque pour l’homme. Parmi les autres domaines d’application de la robotique mobile, l’on trouve aussi l’agriculture, mais aussi le transport routier et les véhicules autonomes.