Les ingénieurs apportent une touche douce à la robotique commerciale

Inspirée par la dextérité naturelle de la main humaine, une équipe d'ingénieurs de l'Université nationale de Singapour (NUS) a créé un système robotique hybride reconfigurable capable de saisir une variété d'objets :des plus petits, mous et délicats aux grand, lourd et volumineux. Cette technologie devrait avoir un impact sur toute une gamme d'industries, telles que l'assemblage alimentaire, l'agriculture verticale et l'emballage de biens de consommation à rotation rapide, qui automatiseront progressivement davantage de leurs opérations dans les années à venir.

Dirigés par le professeur agrégé Raye Yeow du Département de génie biomédical et du NUS Advanced Robotics Center, les préhenseurs robotiques hybrides utilisent des doigts souples et flexibles imprimés en 3D avec une base de préhension reconfigurable.

"La forme, la texture, le poids et la taille d'un objet affectent la façon dont nous choisissons de le saisir. C'est l'une des principales raisons pour lesquelles de nombreuses industries dépendent encore fortement du travail humain pour emballer et manipuler des articles délicats », a déclaré Yeow. "Notre technologie de préhension robotique hybride révolutionne les tâches traditionnelles de prise et de placement en offrant des fonctionnalités avancées qui permettent aux robots d'interagir en toute sécurité avec des objets délicats de formes, de tailles et de rigidité variées, tout comme la main humaine."

La préhension est l'une des tâches les plus courantes et les plus naturelles que les gens effectuent, mais pour les robots, ce n'est pas aussi intuitif. Pour atteindre des capacités de préhension de type humain, les robots ont besoin d'une vision par ordinateur et d'un apprentissage en profondeur pour détecter le type d'objets devant eux ainsi que leur orientation. Le préhenseur peut alors décider automatiquement de la meilleure façon de saisir et de placer les objets afin de minimiser la nécessité d'une intervention humaine intensive.

Dans le but de développer des pinces robotiques aussi agiles que des mains humaines, l'équipe a imaginé des pinces robotiques hybrides, composées de trois ou quatre doigts souples, qui peuvent se reconfigurer à la demande. Les doigts sont pneumatiques et équipés d'un nouveau mécanisme de verrouillage pour une rigidité réglable. Ils ont développé trois types de systèmes de préhension robotiques hybrides, presque comme trois mains différentes qui sont utiles dans différents contextes.

Le premier est GourmetGrip, qui convient aux tâches les plus granulaires comme la manipulation de collations délicates de la taille d'une bouchée ou d'aliments facilement sujets aux dommages comme le tofu, et les emballe dans des boîtes à emporter. Ce mode doux est reconfigurable afin qu'il puisse s'adapter à différentes poses de préhension ainsi qu'à une variété de restrictions d'espace. Lorsqu'il est monté sur un bras robotique industriel, GourmetGrip peut effectuer le prélèvement et le placement d'aliments à une vitesse comparable à celle d'un humain, et il peut effectuer ces tâches à un rythme constant 24h/24.

Lorsqu'il est comparé à d'autres pinces disponibles dans le commerce, le système GourmetGrip est capable de fournir une amélioration d'environ 23 % de l'efficacité de préhension, avec la capacité de tenir les articles plus rapidement et plus précisément. À ce jour, le système GourmetGrip peut saisir efficacement plus de 50 aliments différents tels que du pudding, des tranches de gâteau, des légumes et des fruits.

Le deuxième type de préhenseur est connu sous le nom d'UnisoGrip, ou Universal Soft Gripper, qui est la solution la plus largement applicable de l'équipe. Il est conçu pour la manutention de marchandises emballées le long d'une chaîne de montage lorsqu'elles sont généralement à l'étape finale d'être placées dans des boîtes pour l'expédition et le transport.

Il est capable d'étendre considérablement sa plage de préhension et possède des doigts de préhension rotatifs doux pour une préhension délicate, ainsi qu'une ventouse à vide qui lui permet de manœuvrer des objets mal positionnés, tels que le coin d'un bac.

Contrairement à GourmetGrip, qui a une plage de préhension similaire à celle d'une main humaine, l'UnisoGrip est beaucoup plus grand et peut manipuler des articles jusqu'à 30 centimètres de large et peser jusqu'à trois kilogrammes, il est donc plus polyvalent dans la manipulation d'une grande variété de biens de consommation. . Il a également une efficacité de préhension supérieure de 20 % à celle des autres préhenseurs disponibles dans le commerce. À ce jour, le système UnisoGrip peut récupérer plus de 30 types de biens de consommation différents, tels que des boissons en bouteille, des packs de café en poudre, des packs de détergent rechargeables, etc.

Le troisième type de préhenseur est celui qui est entièrement personnalisable, basé sur les plateformes GourmetGrip/UnisoGrip, pour s'adapter aux besoins spécifiques des clients et aux contraintes d'espace. Cette approche offre une grande variété d'options de préhension qui peuvent manipuler des objets de différentes formes, tailles et matériaux d'emballage.

La start-up de l'équipe NUS, RO+, propose aux partenaires commerciaux différentes options de déploiement des systèmes de préhension robotisés - ils peuvent être regroupés avec un bras robotisé ou achetés individuellement puisque les préhenseurs peuvent être facilement montés sur des bras robotisés commerciaux pour les entreprises qui ont déjà leur posséder. RO+ prévoit également de proposer une solution 4 en 1, qui comprend le préhenseur, le bras robotique, le module de vision par ordinateur et le système de convoyage. L'équipe est également en train d'améliorer l'intelligence des préhenseurs grâce à l'apprentissage automatique, où le système peut être formé via une bibliothèque en ligne pour apprendre et optimiser en permanence la préhension de nouveaux éléments.