Retour sur le LabCom « Contrôle et virtualisation Machine pour l’Industrie 4.0 » (Mach4) de l’université de Poitiers, le CNRS et ITECA

Le mois dernier, le LabCom « Contrôle et virtualisation Machine pour l'Industrie 4.0 » (Mach4) a été officiellement inauguré par l’université de Poitiers, le CNRS et l’entreprise ITECA. Le projet a été sélectionné et est soutenu par l'ANR depuis décembre 2018 et coordonné par Jean-Pierre Gazeau (Pprime Institut P': Recherche et Ingénierie en Matériaux, Mécanique et Energétique). Le LabCom a pour but d’allier robotique de pointe et réalité virtuelle pour produire des outils d’aide à la production. Le laboratoire commun « Contrôle et virtualisation Machine pour l’Industrie 4.0 » (Mach4) met en avant un partenariat de recherche-innovation dédié à la virtualisation de la robotique. Ce projet a été soutenu par l'ANR à hauteur de 300 000 euros et a débuté en décembre 2018 pour une durée de 36 mois. Il fédère des compétences en conception et contrôle de systèmes mécatroniques et en développement d’outils d’assistance à la décision basés sur les dernières technologies d’intelligence artificielle. Comme l'indique l'université de Poitiers dans un communiqué, l’humain est au cœur des problématiques scientifiques du laboratoire commun, qui vise ainsi à développer des solutions d’assistance en prenant en compte le confort biomécanique et cognitif de l’homme dans son environnement. Ce laboratoire commun a pour objectif de produire des outils d’aide au développement, à la conduite et à la maintenance d’installations de production complexes. Il vise à fournir des solutions complètes associant la machine et son jumeau numérique avec un haut degré d’interaction entre les deux modèles et une grande fidélité de représentation du réel. Les produits développés ont pour vocation de placer l’opérateur humain (conducteur de ligne, technicien de maintenance, superviseur) dans les meilleures conditions pour traiter les données multiples générées par la machine et prendre les décisions de condition ou d’intervention adaptées.

Résumé du projet

L’adaptation des entreprises de production aux évolutions de l’Usine du Futur doit être accompagnée par le développement d’outils permettant aux acteurs humains de maîtriser la complexité croissante des machines. Dans ce contexte, le LabCom « Contrôle et virtualisation Machine pour l'Industrie 4.0 » (Mach4) fédère des compétences en conception et contrôle de systèmes mécatroniques et en développement d’outils d’assistance à la décision basés sur les dernières technologies d’intelligence artificielle. Ce laboratoire commun a pour objectif de produire des outils d’aide au développement, à la conduite et à la maintenance d’installations de production complexes. Il vise à fournir des solutions complètes associant la machine et son jumeau numérique avec un haut degré d’interaction entre les deux modèles et une grande fidélité de représentation du réel. Les produits développés ont pour vocation de placer l’opérateur humain (conducteur de ligne, technicien de maintenance, superviseur) dans les meilleures conditions pour traiter les données multiples générées par la machine et prendre les décisions de condition ou d’intervention adaptées. Ce projet associe deux partenaires complémentaires :

• Un laboratoire de recherche : l’Institut Pprime UPR CNRS 3346 qui développe, avec l’équipe RoBioSS (Robotique, Biomécanique, Sport & Santé), des solutions mécatroniques complexes pour la robotique de production et des méthodologies permettant d’évaluer le confort biomécanique d’un opérateur en situation de production,
• Une entreprise ayant un fort potentiel d’innovation : la société ITECA qui fournit des solutions de virtualisation de lignes de production intégrant des moteurs de réalité virtuelle et d’intelligence artificielle pour la prise de décision.

L’objectif du LabCom est de faire progresser les développements scientifiques et technologiques des deux partenaires et de les intégrer dans des produits communs. La contribution d’ITECA porte sur l’aptitude de ses développeurs à modéliser géométriquement et cinématiquement des systèmes multicorps à grande échelle et à traiter rapidement de larges quantités d’information avec des outils d’intelligence artificielle évolués. Les apports de l’équipe RoBioSS portent, sur le plan robotique, sur la maîtrise fine de la dynamique de systèmes mécatroniques, tant en simulation qu’en contrôle commande temps réel. Mach4 dispose également de compétences d’intégration de réseaux de capteurs biomécaniques (centrales inertielles, capture de mouvement, capteurs électromyographiques) et de développement de modèles biomécaniques personnalisables. Pour Pprime, ce projet permet l’ajout de la fonctionnalité réalité virtuelle dans les logiciels développés et la possibilité d’intégrer des outils d’intelligence artificielle pour la résolution de stratégies de commande de robot ou de traitement des informations perceptives, trop nombreuses ou trop imprécises pour être traitées en temps réel par des approches classiques. Pour l’entreprise, l’appui recherche permet de compléter son offre logicielle par une librairie de programmation multi-robots basée sur les standards des automatismes industriels et de l’ « Industry 4.0 » (IEC 61131, PLCopen Motion, PLCopen Safety, communication Ethernet temps-réel, PackML, OPC-UA). Les premières réalisations communes porteront sur la téléopération de manipulations robotiques en environnement extrême et sur le développement de cellules de cobotique. En phase de conception, les solutions fournies par le LabCom permettront d’avoir une représentation de la machine dans un environnement immersif de réalité virtuelle avec des modèles de comportement dynamique très proches de ceux des machines réalisées. En production, le logiciel de conduite et de maintenance permettra de fournir à l’opérateur humain, au moment opportun, les informations nécessaires à la prise de décision tout en prenant en compte son confort biomécanique et, à moyen terme, son état cognitif – vigilance et charge mentale.