Robotique : adapter la génération de trajectoires pour automatiser des opérations difficiles

Les équipes robotique de Bouygues Travaux Publics et CAPACITÉS SAS collaborent depuis huit ans pour innover dans le creusement de tunnel. Un partenariat fructueux qui a abouti à l’automatisation de deux opérations complexes : les opérations de perçage d’une part et celles de pose des voussoirs* d’autre part. Ces innovations permettent à Bouygues Travaux Publics de gagner en productivité et en sécurité sur ses chantiers. Leur développement a mené les ingénieurs CAPACITÉS jusqu’en Australie, sur le terrain, au côté des équipes de Bouygues Travaux Publics. Son responsable R&D robotique, Patrice Robert, revient sur les raisons et les facteurs de succès de cette collaboration.

En résumé

Mots Clés :

ROBOTIQUE AVANCÉE AUTOMATISATIONARCHITECTURE MATÉRIELLE ET LOGICIELLEROBOTIQUE MOBILE BTP INGÉNIERIE DE PRODUCTION GÉOLOCALISATION

« Le calcul de trajectoires est la principale difficulté de la robotique dans la construction »

Selon vous, quels sont les enjeux de l’automatisation dans la construction ?

« Dans le secteur de la construction il reste des tâches pénibles, entrainant des troubles musculosquelettiques. Par exemple, dans un tunnel il y a des ancrages à mettre au plafond pour supporter le système anti-incendie, les luminaires, les systèmes d’alerte… En quelques kilomètres, nous arrivons rapidement à 100 000 trous à percer et chevilles identiques à poser au plafond. En utilisant des robots pour manier les outils, comme dans l’industrie, nous réduisons la pénibilité de cette tâche. »

Quels verrous technologiques vous ont poussé à rechercher un partenaire R&D ?

« La différence majeure avec l’industrie, et la principale difficulté de la robotique dans la construction, réside dans le calcul de trajectoires automatiques. Le robot doit en permanence savoir où il se trouve, réadapter son positionnement et celui de l’outil qu’il manipule.

Dans l’industrie, les robots maîtrisent un ou plusieurs gestes, s’il y a des variantes. Ils répètent invariablement ces mouvements. Dans notre cas, à aucun moment, nous n’avons appris au robot un geste précis à reproduire perpétuellement. C’est un algorithme qui identifie comment réaliser la tâche, au cas par cas, en fonction de la position du robot, de celle de la cible et du travail spécifique à effectuer.

Pour concevoir un robot de perçage, nous observons ce qui se fait dans l’industrie. Nous allons chercher des spécialistes de la vision, de la géolocalisation, des lasers, du vissage… Nous n’essayons surtout pas de réinventer ni le bras robot, ni le chariot sur lequel il se déplaçait.

Comme tous les roboticiens, nous utilisons au maximum les outils existants. Nous ne créons que lorsque la solution n’existe pas. Lorsque nous arrivons à la pointe du savoir-faire, nous travaillons avec des partenaires sur la partie R&D. »

Qu’est-ce qui fait la spécificité de la robotique hors atelier ?

« La prise en compte de la réalité du terrain est essentielle. Nos robots évoluent dans des environnements souterrains, sur des sols accidentés… Nous sommes loin de la salle de bal. Par certains côtés, les travaux publics ressemblent aux travaux agricoles, dans la mesure où nous évoluons sur de la terre battue.

CAPACITÉS a l’habitude de travailler hors atelier. Sur nos projets, les ingénieurs CAPACITÉS n’ont pas hésité à aller à l’autre bout du monde avec nous pour valider les algorithmes qu’ils avaient développés. Ils sont allés à Hong Kong, à Sydney, en Allemagne… Nous partageons cette passion du terrain. »

Pourquoi avez-vous choisi CAPACITÉS comme partenaire R&D ?

« Ce qui est intéressant avec les gens ayant un fort background universitaire, c’est leur démarche intellectuelle. Souvent, dans l’industrie, les gens vont droit sur la solution au problème et évitent le travail de réflexion qu’il devrait y avoir autour : est-ce la meilleure solution ? Est-ce qu’il n’y en a pas d’autres ? Est-ce que ça n’a pas déjà été fait ?

Chez CAPACITÉS, ils décortiquent les sujets afin de s’assurer qu’ils ont les bons résultats. Dans le cas de notre robot TELEMACH (i.e. changeur d’outils pour tunneliers), ils avaient le savoir-faire, le robot et le contrôle d’effort pour effectuer des tests en laboratoire. Ils ont fabriqué un modèle réduit de notre robot, pesant 120 kg au lieu des 500 kg du modèle réel. Dès le départ, ils ont intégré ce changement d’échelle dans leur réflexion, le robot final étant quatre fois plus grand que le prototype. Ils ont déterminé quelle était la charge pertinente pour reproduire un effet d’échelle exact. Je ne suis pas convaincu que les industriels ou prestataires de services en robotique industrielle auraient creusé ce point. »

Que retenez-vous de votre collaboration avec les équipes CAPACITÉS ?

« CAPACITÉS est un partenaire de l’innovation avec un positionnement assez original, à la limite de l’industriel et du savoir académique. Leur objectif n’est pas de garder le savoir mais de le diffuser. Ainsi, grâce à leur proximité avec les chercheurs, nous avons pu avoir, ponctuellement, des apports scientifiques sur des verrous techniques particuliers. Par exemple, il nous est arrivé de découvrir des phénomènes de grippage sur une machine, que nous n’avions pas anticipé. CAPACITÉS nous a immédiatement proposé de faire des essais en utilisant les moyens du laboratoire en génie mécanique GeM. Nous ne retrouvons pas un tel potentiel chez n’importe quel partenaire. »

Merci à Patrice Robert pour son témoignage.

 

*Blocs de bétons constituant les anneaux d’un tunnel

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