La robotique dite « molle » - on préfèrera l’adjectif souple ou déformable, moins négatifs - a-t-elle un avenir dans l’industrie ? Christian Duriez en est convaincu, à tel point que ce directeur de recherche à l’Inria a créé sa propre start-up en février dernier, intitulée Compliance Robotics. Le jury de Bpifrance, qui a récompensé jeudi 19 septembre dernier de nombreux lauréats au concours d’innovation de l’Etat, a aussi été séduit, visiblement : la deeptech y a reçu un Grand prix i-Lab.
Basée à Villeneuve d’Ascq (Nord), l’équipe de Compliance Robotics développe donc un robot souple et creux, qui pourrait un jour servir à convoyer des fruits et légumes d’un point à un autre, entre autres exemples. Le principe de la déformabilité est exprimé par le nom même de la start-up, la compliance signifiant l’inverse de la raideur en mécanique.
Un robot moins dangereux
« Le sujet de recherche est actif depuis 15 ans », informe Christian Duriez, et pourrait remédier aux faiblesses de la robotique actuelle : « La partie mécanique n’a pas beaucoup évolué et demeure très anthropomorphique, assez dangereuse, peu adaptée à la collaboration avec les humains et à la manipulation d’objets fragiles. »
Tout l’inverse de ce que serait le robot Hollow de Compliance Robotics. Les cobots actuels sont certes conçus pour travailler à proximité des humains, mais « leur cadence est faible », rétorque Christian Duriez. Rapide et sûr pour les humains, en raison notamment de l’emploi de matériaux légers tels des polymères ou du nylon, Hollow mettrait un terme à ce compromis.
D’après les vidéos publiées par la deeptech, il bouge comme une trompe d’éléphant. A juste titre, car c’est le modèle choisi par Christian Duriez et son équipe. Et souple ne veut pas dire faiblard, rappelle-t-il : « En théorie, une structure déformable peut porter plus de charge qu’une structure rigide et articulée ».
Hollow se déforme grâce à des moteurs électriques qui, positionnés en haut de la structure, actionnent des tiges en polymère. « Notre innovation vient du fait que nous savons comment coordonner ces moteurs pour que le robot se déforme comme souhaité », indique Christian Duriez.
Un héritage du projet Defrost de l'Inria
Un savoir-faire issu du projet Defrost, qu’il a dirigé durant 10 ans au sein du centre Inria de l’université de Lille. Defrost, dont Compliance Robotics est l’émanation directe, est l’acronyme de « deformable robotics software ». Ce qui suggère l’importance du logiciel pour surmonter les difficultés inhérentes au contrôle d’un robot souple.
« Un robot déformable possède théoriquement un nombre infini de degrés de liberté, éclaire Christian Duriez. On ne peut pas contrôler toutes ses configurations, alors que chaque mouvement d’un robot rigide est dicté par le mouvement des axes que l’on contrôle. Il faut donc modéliser toutes les postures possibles et en extraire les configurations intéressantes pour l’application visée. »
Les problématiques surviennent dès la phase de conception. « Pour un robot rigide, on connaît assez bien l’architecture adaptée à telle tâche, enchaîne-t-il. Pour un robot souple, il faut de nouveaux outils de conception pour anticiper sa déformation. Si on pose un capteur sur une jambe déformable, peut-être que celle-ci va se déformer autrement… Nous avons développé un logiciel pour émuler le comportement du robot. Cela évite de fabriquer des prototypes et de procéder par essais/erreurs si déjà la simulation ne fonctionne pas.»
Un faisceau interne pour transporter la matière... Et les objets
A ce logiciel, basé sur le framework open source Sofa, s’ajoutent des algorithmes de contrôle spécifiques, ce qui permet à Compliance Robotics de proposer d’ores-et-déjà du conseil logiciel. « Nous avons réalisé la simulation d’un robot déformable d’une entreprise qui travaille pour le milieu médical », précise Christian Duriez.
Concernant le robot Hollow, un premier prototype a été fabriqué en juin 2023. Une première version, envisagée en 2026, ciblerait le dépôt de matière – typiquement de la peinture – acheminée par un faisceau fixé à l’intérieur dudit robot creux jusqu’à son extrémité. Ainsi évite-t-on que le faisceau en question se coince dans l’articulation d’un robot rigide. « Le TRL est de 5/6 et il reste encore de la R&D, juge Christian Duriez. On prévoit une configuration à six degrés de liberté. »
La version spécifique pour le transport d’objets – notamment les fruits et légumes cités plus haut – verrait le jour en 2027, le TRL étant moins avancé. « Ce serait un changement de paradigme pour le pick-and-place (saisie et dépôt d’un objet à un autre endroit, ndlr), une tâche très répandue dans l’industrie, analyse Christian Duriez. On a validé le principe d’un robot 2D, qui se déplace dans un plan. Il n’y a pas d’allers-retours incessants et à grande vitesse, comme pour un bras robotique classique, et pourtant la cadence reste bonne. »
Compliance Robotics Schéma de principe de la version du robot Hollow qui serait utilisée pour transférer des objets, ici des pommes, d'un point à un autre.
Le convoyage interne des objets s’effectue grâce à système exploitant du tissu tendu entre deux courroies. Il est réalisable même à la verticale. De l’aveu de Christian Duriez, cette fonction de convoyage doit encore être améliorée, de manière à ne pas abîmer les objets fragiles. Par ailleurs, le robot doit pouvoir être dirigé à l’avenir dans toutes les directions de l’espace.
L’idée a été testée chez Pink Lady, la filière de production des pommes du même nom, et les producteurs d’endives sont également intéressés. Mais le pilote industriel attendra encore un peu. « Le robot doit gagner en fiabilité », reconnaît Christian Duriez. La subvention empochée grâce au concours d’innovation I-Lab (500 000 euros) servira notamment à la R&D pour cela.
