Projet Vuitton

1. Projet Vuitton Equipe INSM – LSIS Vendredi 17 janvier 2014

2. Contexte • Projet cobotique s’inscrivant dans le domaine de la maroquinerie de luxe • Objectifs : Proposer une solution technique innovante pour : • Réduire les TMS (troubles musculo-squelettiques) des maroquiniers • Décharger les maroquiniers des tâches ne demandant pas de savoir-faire particulier • Permettre aux maroquiniers de se focaliser sur la tâche principale qui leur est confiée

3. Verrous • Créer un système : • intuitif, simple à utiliser, rapide à prendre en main. • Ne demandant pas de connaissances particulières • Touchant plusieurs disciplines complexes : • La robotique • L’informatique • La capture de mouvements • Les systèmes de préhension • L’ergonomie

4. Capture des mouvements • La main est un outil très complexe : Degré de perfection inégalé 23 DDL + 6DDL pour le poignet 70% des capacités motrices Plus de 5000 gestes référencés Nombreux types de préhension basés sur l’opposition

5. Capture de mouvements • La capture de mouvements consiste à analyser et exprimer le mouvement humain en termes mathématiques • Il existe de nombreux systèmes qui s’appuient sur des techniques logicielles ou matérielles • Leur prix est fonction de la technique utilisée, du degrés de précision recherché, de la sensibilité à l’environnement, etc.

6. Capture de mouvements • Les techniques logicielles sont : • Économiques • Confortables (aucun matériel à porter) • Adaptables à la taille de la main des utilisateurs • Mais demandent : • Une puissance de calcul importante • Une phase de calibration avant utilisation (la plupart du temps) • Et sont : • Très sensibles à la lumière et aux occlusions • Moins précise que les systèmes matériels (la plupart du temps)

7. Capture de mouvements • Les techniques matérielles principales : • Les exosquelettes (obligation de porter du matériel) • Les systèmes magnétiques (très sensibles au métal) • Les systèmes optiques (très sensibles à la lumière) • Les gants de données (nécessité de porter des gants) • Les caméras 3D • Les souris 3D • Les bras haptiques

8. Les systèmes de préhension • Lorsque la capture de mouvements est réalisée, il faut reproduire le geste sur le robot (déplacement et orientation) • Il en est de même pour le mouvement de préhension. • Pour cela, le robot a besoin d’un outil qu’il faut placer au bout de l’effecteur. • La préhension et le maintien d’objets sont des tâches essentielles pour les manipulateurs robotisés.

9. Les systèmes de préhension • On trouve 4 grandes catégories de systèmes préhenseurs : • Les systèmes d’aspiration • Les pinces pneumatiques • Les pinces hydrauliques • Les pinces électriques • Les systèmes les plus courants sont les pinces électriques et les pinces pneumatiques • Une pince est constituée de doigts de préhension. • Plus les doigts sont longs, moins la force est importante

10. Les systèmes de préhension • Selon les pièces à saisir, on trouve différentes technologies :

11. Les systèmes de préhension • Problématique dans notre cas : • Les pièces à manipuler ne sont pas toutes de mêmes formes, de mêmes tailles, de mêmes poids, de mêmes matières • Les pièces à manipuler sont « fragiles » et doivent être manipulées délicatement • La manipulation ne consiste pas uniquement à prendre et déplacer un objet, il faut également pouvoir l’orienter dans tous les sens

12. Les systèmes de préhension • Solutions existantes : • Les pinces hydrauliques • Principales sociétés : Schunk, Röhm • Röhm peut fabriquer des pinces sur mesure à la forme de l’objet, mais ces pinces sont limitées à des charges de 1kg, • Schunk fabrique des modèles à 3 doigts pouvant soulever jusqu’à 25kg mais la pince pèse déjà 7kg  Pas possible pour l’UR10

13. Les systèmes de préhension • Solutions existantes : • Ventouses à vide • Principales sociétés : Schunk, Schmalz, Piab, Fipa • Piab est spécialisé dans la manipulation de cartons ou de sacs en matière plastique • Schmalz fabrique des pompes pour porter des sacs en toile ou des matériaux poreux pouvant aller jusqu’à 35kg.

14. Les systèmes de préhension • Solutions existantes : • Les systèmes pneumatiques • Principale société : Schunk • Ces pinces peuvent manipuler des pièces allant jusqu’à 40kg et ayant une taille de 10 à 22cm • Malheureusement, le poids de ces pinces est de 20kg  Solution impossible avec l’UR10

15. Les systèmes de préhension • Solutions existantes : • Les systèmes électriques • Principales sociétés : Schunk, Lacquey • Schunk : Le poids des pince est trop important pour l’UR10 • Lacquey : Prix très intéressant et poids de la pince très faible, mais ne permet de porter que des charges de 1kg avec une ouverture de la pince de 10 à 110mm

16. Les systèmes de préhension • Solutions existantes : • Les pinces poly-articulées • Permettent une manipulation plus fine des objets • Avec une grande précision et de la dextérité • Nombreux degrés de liberté • Mais leur prix est très important

17. Les systèmes de préhension • Solutions existantes : • Les pinces poly-articulées correspondant le plus à nos besoins : Barrett Hand Pince RobotiqShunkDextrous Hand • La pince Robotiq est la plus abordable. • Les 3 pinces se valent en termes de préhension • Même si la Barrett et la Schunk ont une ouverture plus grande et que chaque phalange est contrôlable indépendamment.

18. Travaux réalisés • Un état de l’art a été réalisé sur : • La main et ses caractéristiques • les systèmes de capture de mouvements • Les différentes solutions de préhensions • Les capteurs sensitifs permettant d’améliorer les capacités de la main Robotiq

19. Travaux réalisés • Des développements sur différents systèmes de capture de mouvements : • Le LeapMotion avec gestion de la position, de l’orientation de l’effecteur et de l’ouverture de la main • Le Phantom Omni de Sensable avec gestion de la position et de l’ouverture de la main (l’orientation reste à faire)

20. Travaux réalisés • Des développements sur la main robotique : • Réalisation d’une classe C++ pour gérer la main • Gestion complète de tous les mouvements réalisables (4 modes différents) et pour chacun des doigts indépendamment • Des développements sur des capteurs de pressions devant apporter plus de sensibilité aux doigts de la main robotique. • Acquisition des données brutes en temps réel • Recalibrage des capteurs • Conception d’un prototype de phalanges adaptées pour la main robotique