Section 09 Ingénierie des matériaux et des structures, mécanique des solides, biomécanique, acoustique

VI. Robotique

La robotique est une discipline se situant à la croisée de nombreuses disciplines comme la mécanique, l'informatique, l'automatique et la physique appliquée. Elle couvre un spectre de plus en plus large de domaines applicatifs très variés comme la production, la santé, les transports, l'énergie, l'agriculture, l'agroalimentaire, la biologie, l'exploration, la construction, la surveillance...). Elle implique une cinquantaine de laboratoires, regroupés pour la grande majorité au sein d'un groupement de recherche (GDR « Robotique »). La communauté scientifique dispose aussi d'un réseau national de plates-formes expérimentales qui est un équipement d'excellence financé dans le cadre des investissements d'avenir (ROBOTEX). Son objectif est de favoriser les synergies entre les équipes de recherche, permettre le développement de nouvelles approches fondées sur des coopérations pluridisciplinaires et favoriser les synergies entre la recherche publique et le monde industriel, économique et social.

Les unités de recherche relevant de la section 9 ne sont pas majoritaires en robotique (moins de 20 % en nombre au sein du GDR Robotique). Pourtant, cette discipline fait face à des verrous dont la résolution nécessite les compétences présentes dans la communauté mécanique. Il importe donc d'encourager les collaborations entre les laboratoires au cœur de la section et cette discipline qui ne saurait être considérée comme mineure au vu de son important potentiel de développement industriel et économique, avec un marché en croissance de 40 % dans les années à venir(3).

Ce paragraphe a pour objet de souligner les pistes de collaborations impliquant la section, les plus actives et les plus prometteuses.

Historiquement, l'interface avec la communauté mécanicienne s'est établie autour des méthodes liées à la description des systèmes articulés. Les robots, qu'ils soient manipulateurs, volants, humanoïdes, intracorporels, etc., recouvrent une grande variété de systèmes mécaniques (holonomes, non holonomes, sous-actionnés, redondants, de faible ou grande dimension...), parfois biomimétiques, voire des compositions de systèmes conçus pour la production d'actions coordonnées complexes. Ces systèmes doivent parfois être plus versatiles afin de baisser les coûts pour favoriser leur déploiement industriel (par exemple au sein des PME), ou capable d'évoluer dans des environnements de plus en plus extrêmes (industriels ou naturels).

À cette complexité croissante qui impacte la conception des systèmes et requiert le développement de systèmes mécaniques optimisés s'ajoute une interaction de plus en plus forte avec l'environnement couplant action et perception, planification du mouvement et modélisation physique. Un exemple emblématique parmi d'autres est celui des simulateurs chirurgicaux pour lesquels des efforts conséquents sont déployés pour modéliser et simuler la réponse des tissus de façon réaliste.

Les fonctions de perception, de décision et d'action des systèmes robotiques requièrent aussi l'existence de différents composants matériels sophistiqués tels que des micro-actionneurs et des micro-capteurs (technologie MEMS) et de nouveaux matériaux (« peau artificielle » par exemple) – et des structures innovantes (modulaires, reconfigurables, déployables, souples, élastiques...) pour la locomotion, la manipulation et la préhension. Ces composants doivent être compatibles avec les exigences d'échelle de l'application, la méso- et la micro-robotique semblant à cet égard encore assez peu explorées

L'interaction entre le robot et l'homme accroît encore la complexité de l'environnement. La cobotique, une spécialité récente à l'interface de la cognitique, de la biomécanique est en plein essor. À côté d'une télé-opération qui s'enrichit de développement d'interfaces et de liens forts avec la réalité virtuelle, l'émergence d'une robotique d'assistance à l'homme (rééducation, aide au handicap, aide au chirurgien, partage de tâches entre opérateurs et robots dans l'industrie...) et de la robotique personnelle apporte de nouveaux éclairages à la problématique de l'interaction homme-robot. Dorénavant, l'homme et le robot partagent l'espace, la tâche et la décision. Ceci nécessite des fonctions évoluées et nouvelles pour le robot qui concernent la mécanique : perception de l'homme et de son activité, action physique partagée et/ou en synergie.

(3) Proposition du club des partenaires et de Cap Digital vis-à-vis du plan robotique, 2012.