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Advancing Anticipatory Behaviors in Dyadic Human-Robot Collaboration

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L’IA avancée permet des robots intuitifs capables d’anticiper les actions humaines

Les robots intelligents disposent du potentiel nécessaire pour seconder l’ingéniosité, les compétences et la force musculaire de l’homme sur le lieu de travail. Pour en tirer parti, un projet financé par l’UE a mis au point des modèles prédictifs qui permettent aux robots de mieux comprendre le comportement humain.

Technologies industrielles

Les robots jouent un rôle de plus en plus important dans la fabrication industrielle grâce à l’ingénierie de précision et à l’aide qu’ils apportent aux fabricants pour optimiser leur production. Bien entendu, le bien-être et la sécurité des travailleurs humains sont des facteurs essentiels à l’intégration des robots dans l’espace de travail. Cette préoccupation a conduit à une reconceptualisation des robots en tant que partenaires de travail actifs. Plutôt que de remplacer les travailleurs, les robots sont là pour seconder et renforcer l’expertise humaine. «L’interaction physique humaine avec les robots est devenue une technologie clé dont le potentiel est énorme, tant pour l’industrie que pour la société», fait remarquer Francesco Nori, coordinateur du projet An.Dy (Advancing Anticipatory Behaviors in Dyadic Human-Robot Collaboration) de l’Institut italien de technologie. «Un élément important à cet égard consiste à doter les robots de la capacité de réagir à un comportement imprévisible ou à un contact non intentionnel.»

Modèles de comportement prédictif

L’hypothèse fondamentale du projet An.Dy financé par l’UE, était qu’une collaboration physique exige que les robots comprennent et prédisent mieux ce que fait leur partenaire humain. Pour ce faire, le projet a cherché à faire passer la collaboration humain-robot au niveau supérieur. «Les données relatives aux mouvements humains, au rythme cardiaque, à la pression sanguine, à la température et à d’autres facteurs peuvent être recueillies par le biais de dispositifs portables», explique Francesco Nori. «L’analyse de ces données peut aider les machines à “apprendre” à prédire les intentions et à anticiper les actions humaines.» L’équipe du projet a commencé par observer la manière dont les robots et les humains de la chaîne de montage interagissent. À partir de ces résultats, elle a créé une base de données des interactions robot-humain. Ces données ont ensuite été utilisées pour développer le An.Dy Suit, un dispositif portable global qui suit les mouvements et, surtout, enregistre la pression et les forces physiques. La combinaison est similaire aux combinaisons de capture de performance utilisées dans le cinéma. De grandes quantités de données relatives aux mouvements ont été recueillies auprès de travailleurs effectuant diverses tâches physiques, comme l’assemblage automobile. Cela a conduit à l’élaboration de nouveaux modèles prédictifs du comportement dynamique humain. Ce sont ces modèles qui pourraient maintenant révolutionner les espaces de travail robot-humain. «Grâce à la mesure et à la modélisation de la dynamique du corps humain dans son ensemble, nous sommes désormais en mesure de fournir aux robots des niveaux entièrement nouveaux de conscience des intentions et de l’ergonomie humaines», ajoute Francesco Nori. Une application imprévue est intervenue pendant la pandémie de COVID-19. L’équipe du projet a pu mettre au point un prototype de bracelet intelligent capable de surveiller les distances entre les personnes et d’envoyer une alerte lorsque la température corporelle du porteur dépasse 37,5 °C. Les chercheurs travaillent actuellement sur un deuxième prototype, qu’ils espèrent pouvoir commercialiser.

De futures collaborations humain-robot

Ces avancées soulignent le potentiel que pourrait offrir une meilleure collaboration entre l’humain et le robot. À court terme, c’est peut-être dans le domaine de la fabrication, qui est au cœur du projet An.Dy que ce potentiel est le plus remarquable. Des exosquelettes intelligents pourraient anticiper les intentions de l’homme en temps réel, facilitant ainsi des tâches telles que le levage de charges lourdes. Un robot collaboratif avancé pourrait également adapter sa vitesse et sa sensibilité aux caractéristiques physiques d’un travailleur particulier, qui pourrait être occupé à mettre en place une pièce mécanique complexe. «Les exosquelettes capables de seconder les travailleurs exerçant des tâches lourdes pourraient jouer un rôle clé dans le renforcement de la compétitivité de l’Europe», fait remarquer Francesco Nori. «Des processus de production plus souples et plus efficaces pourraient permettre d’améliorer la productivité. Notre vision est que la force et l’ingéniosité des humains et des robots peuvent être combinées de manière optimale.» La réduction du stress physique des travailleurs pourrait contribuer à minimiser les blessures et donc à réduire les coûts de soins de santé et des indemnités. Il existe également des opportunités dans le domaine de l’assistance à la vie quotidienne qui pourraient être exploitées. Des robots capables d’anticiper les besoins des utilisateurs pourraient aider les personnes âgées à vivre plus longtemps de manière autonome, en les assistant dans leurs tâches quotidiennes, comme marcher ou soulever des objets.

Mots‑clés

An.Dy, robots, industriel, exosquelettes, fabrication, automobile, espace de travail, collaboratif, humain

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