Contribution au développement de mains robotiques
Des mains robotiques pour accroître la flexibilité des robots

La préhension est une fonction essentielle pour appréhender l’interaction de l’humain et des machines avec l’environnement dans le contexte de la production de tâches. La prise en compte de la complexité de l’interaction nécessite de développer et de contrôler des préhenseurs de plus en plus évolués depuis les préhenseurs industriels spécialisés offrant un faible niveau de flexibilité, puis des prothèses de main offrant un niveau intermédiaire de flexibilité, jusqu’aux mains robotiques dextres à plusieurs doigts offrant une préhension adaptative et des capacités de manipulation interne également.

Lorsque les opérations de manipulation à robotiser sont simples et répétitives, comme c’est souvent le cas en production manufacturière, des préhenseurs symétriques simples sont utilisés jusqu’à des préhenseurs spécifiques ou spécialisés. Cela signifie des préhenseurs contrôlés en mode marche/arrêt, voire des systèmes de préhension par adhérence utilisant différents effets : électromagnétique pour les matériaux ferreux, électrostatique pour les très petits objets, aspiration, etc. Les technologies de préhenseurs, leurs performances et leurs domaines d’application sont présentés dans ce contexte industriel.

À mesure que les besoins en flexibilité et en dextérité augmentent, la main humaine reste une référence et représente le préhenseur universel par sa capacité à s’adapter à une grande variété de tâches de préhension. Cela a conduit au développement de mains à plusieurs doigts avec un degré d’actionnement et une complexité technologique allant de la capacité de préhension adaptative à celle de la manipulation à l’intérieur de la main. Le développement de prothèses de main est un exemple parfait des défis impliqués dans le développement de préhenseurs adaptatifs et illustre clairement les défis de reproduction des taxonomies de préhension humaine.

Pour répondre à ces problèmes de reproduction des capacités de la main humaine, nous présentons les technologies et stratégies de contrôle mises en œuvre pour imiter cette dextérité avec des mains à plusieurs doigts. La conception des mains est discutée en abordant le degré d’actionnement. L’état de l’art dans le développement des mains robotiques illustre clairement ce défi clé : comment simplifier la conception tout en maintenant un niveau de performance élevé en termes de préhension adaptative et de manipulation fine ?

La stratégie de contrôle des mains robotiques doit ainsi répondre à un double objectif : assurer la stabilité de la prise et réaliser une trajectoire définie de l’objet à l’intérieur de la main. Cette stratégie s’appuie sur la modélisation de la main à plusieurs doigts, la qualité de la prise et la synthèse de la prise qui doivent pouvoir être implémentées au sein du contrôleur de la main dans un contexte temps réel. Pour cette implémentation, l’architecture de contrôle des mains robotiques doit répondre à des spécifications strictes en termes de contrôle de mouvement qui sont abordées et illustrées par des exemples de préhension adaptative robuste et de manipulation fine.

Afin de prendre en compte la variabilité de l’environnement et l’adaptation de la main robotique à divers objets et contraintes d’interaction, les approches basées sur la modélisation doivent être complétées par des approches utilisant les données et l’IA. La question de la robustesse de ces approches reste une question clé et ouverte.