SOFTMANBOT | ISIR

Project SOFTMANBOT: Advanced Robotic Technology for Handling Soft Materials in Manufacturing Sectors

SOFTMANBOT is an industrial-end-user driven project that will provide an innovative and holistic robotic system for the handling of flexible and deformable materials within labour-intensive production processes.

The robotic system will be composed by three main pillars including:

– a generic robotic perception system (perception of the product and the human operator),

– a multi-sensor control and planning platform (advanced control algorithms for shape and contact servoing, AI based task generalization),

– and smart dexterous grippers (smart mechanical design which will embody grasping/manipulation skills and integrate sensors – mainly tactile – for identifying precisely the contact state between the product and the gripper) able to handle soft components with high-levels of robustness and flexibility.

Context

Robots have been long employed in applications in the automotive industry, since their introduction in this sector in the middle of the last century. From that time on, robotic solutions have been adopted by many other different sectors and diverse applications in the aeronautic sector, electronics, home appliances, food industry, packaging, textile machinery etc. However, nowadays, the adoption of robotic solutions in industrial processes still remains low in a relevant number of sectors that because of the nature of their work (i.e. repetitive tasks, hazardous, etc.) could be ideally a target for this kind of solutions. This fact limits the level of automation in these industries and constrains the potential of growth of these companies, especially in determined sectors such as the textile, shoes or toy industries that need to reduce their production costs and increase the productivity because of the tough competition that they face with products coming from other international markets such as Asia (China, Bangladesh, India, etc.).

Objectives

The overall objective of the project is to develop and demonstrate an innovative and universal approach to robotic handling of flexible and deformable materials based on the integration of advanced manufacturing technologies for the automation of contact-based tasks supported by a smart robotic perception system, a multi-sensor planning and control platform and the deployment of intelligent and universally dexterous grippers able to handle soft components with high-levels of robustness and flexibility.

In order to complete the aim of the project, The SOFTMANBOT project will be run over 42 months with a work plan divided into 9 Work Packages.

Results

The expected results are as follows:

– A modular and interoperable architecture integrating the different systems and hardware and software components of the SOFTMANBOT robotic solution,

– A robotic perception platform for real-time parametrization and tracking of the deformation and contact state of complex flexible products integrating learning strategies,

– A multi-sensor planning and control system that taking as inputs the model of the product and the model of the human-robot interactions will implement robot skills for handling the deformation and contact of the product, establish a sequence of actions for performing the tasks, define the required outputs for interacting with the human and finally parameterize in a generic way the tasks to be done,

– Intelligent, dexterous and low-cost grippers for deformable object handling integrating embedded sensors (tactile, force, proximity, vision…) and a smart mechanical structure (embodiment of grasping/manipulation skills) able to execute handling challenging tasks with high levels of precision, fault tolerance robustness and flexibility within harshly and changing environments.

– Integration of the developed technological components and modules for the design of cost-effective and adaptive solutions for industrial applications,

– Validation of the project results in a cost-effective way under real industrial conditions through 4 pilot demonstrations in four European factories (toy, textile, footwear Execution time of demolding tasks and tyre sectors),

– An environmental (LCA), economic and social evaluation of the whole SOFTMANBOT solution, including a user acceptance assessment,

– Coordinated manner dissemination, exploitation & communication plans to maximize the project technical, social and economic impact within the demo clusters and across Europe.

Partnerships and collaborations

This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme “Transforming European Industry” under grant agreement nº 869855.

The consortium is composed as follows:

– Sigma Clermont, University Clermont Auvergne – France,

– AIJU Technological Institute – Spain,

– INESCOP, Centro De Innovacion y Tecnologia – Spain,

– Industria Auxiliar Juema – Spain,

– Sorbonne University – France,

– Decathlon Produzione Italia – Italia,

– STAM Mastering Excellence – Italia,

– IIT, Istituto Italiano Di Tecnologia- Italia,

– Zimmer Group – Germany,

– PTH URBAN – Spain,

– Michelin – France.

More about SOFTMANBOT: http://softmanbot.eu/

Projet SOFTMANBOT : Technologie robotique avancée pour la manipulation de matériaux mous dans les secteurs de la fabrication

SOFTMANBOT est un projet axé sur l’utilisateur industriel final, qui fournira un système robotique innovant et global pour la manipulation de matériaux souples et déformables, dans le cadre de processus de production à forte intensité de main-d’œuvre.

Le système robotique sera composé de trois éléments principaux :

– un système de perception robotique générique (perception du produit et de l’opérateur humain),

– une plateforme de contrôle et de planification multi-capteurs (algorithmes de contrôle avancés pour l’asservissement de la forme et du contact, généralisation des tâches basée sur l’IA),

– et des pinces agiles intelligentes (conception mécanique intelligente qui incarnera les compétences de préhension/manipulation et intégrera des capteurs – principalement tactiles – pour identifier précisément l’état de contact entre le produit et le préhenseur) capables de manipuler des composants souples avec des niveaux élevés de robustesse et de flexibilité.

Le contexte

Les robots sont employés depuis longtemps dans des applications de l’industrie automobile, depuis leur introduction dans ce secteur au milieu du siècle dernier. Depuis, les solutions robotiques ont été adoptées par de nombreux secteurs et pour des applications diverses comme dans les domaines de l’aéronautique, l’électronique, l’électroménager, l’industrie alimentaire, l’emballage, les machines textiles, etc. Toutefois, l’adoption de solutions robotiques dans les processus industriels reste faible dans un nombre important de secteurs qui pourraient être la cible idéale de ce type de solutions en raison de la nature de leur travail (tâches répétitives, dangereuses, etc.). Ce fait limite le niveau d’automatisation dans ces industries et restreint le potentiel de croissance de ces entreprises, en particulier dans des secteurs déterminés tels que les industries du textile, de la chaussure ou du jouet, qui doivent réduire leurs coûts de production et augmenter leur productivité en raison de la concurrence acharnée à laquelle ils sont confrontés avec des produits provenant d’autres marchés internationaux tels que l’Asie (Chine, Bangladesh, Inde, etc.).

Les objectifs

L’objectif général du projet est de développer et de démontrer une approche innovante et universelle de la manipulation robotique de matériaux flexibles et déformables, basée sur l’intégration de technologies de fabrication avancées pour l’automatisation de tâches basées sur le contact, soutenue par un système de perception robotique intelligent, une plateforme de planification et de contrôle multi-capteurs et le déploiement de préhenseurs intelligents et à dextérité universelle capables de manipuler des composants souples avec des niveaux élevés de robustesse et de flexibilité.

Afin de réaliser l’objectif du projet, le projet SOFTMANBOT se déroulera sur 42 mois avec un plan de travail divisé en 9 Work Packages.

Les résultats

Les résultats attendus sont les suivants :

– Une architecture modulaire et inter-opérable intégrant les différents systèmes et composants matériels et logiciels de la solution robotique SOFTMANBOT ;

– Une plateforme de perception robotique pour la configuration et le suivi en temps réel de la déformation et de l’état de contact de produits flexibles complexes intégrant des stratégies d’apprentissage ;

– Un système de planification et de contrôle multi-capteurs qui, en prenant comme entrées le modèle du produit et le modèle des interactions homme-robot, implémentera les compétences du robot pour gérer la déformation et le contact du produit, établira une séquence d’actions pour réaliser les tâches, définira les sorties requises pour interagir avec l’homme et enfin paramètrera de manière générique les tâches à réaliser ;

– Des préhenseurs intelligents, adroits et peu coûteux pour la manipulation d’objets déformables, intégrant des capteurs (tactiles, de force, de proximité, de vision…) et une structure mécanique intelligente (incarnation des capacités de préhension/manipulation) capables d’exécuter des tâches de manipulation difficiles avec des niveaux élevés de précision, de tolérance aux pannes, de robustesse et de flexibilité dans des environnements difficiles et changeants ;

– Intégration des composants et modules technologiques développés pour la conception de solutions rentables et adaptatives pour des applications industrielles ;

– Validation des résultats du projet de manière rentable dans des conditions industrielles réelles par le biais de 4 démonstrations pilotes dans quatre usines européennes (secteurs du jouet, du textile, de la chaussure et du pneumatique) ;

– Une évaluation environnementale (LCA), économique et sociale de l’ensemble de la solution SOFTMANBOT, y compris une évaluation de l’acceptation par les utilisateurs ;

– Des plans de diffusion, d’exploitation et de communication coordonnés afin de maximiser l’impact technique, social et économique du projet au sein des clusters de démonstration et à travers l’Europe.

Partenariats et collaborations

Ce projet a été financé par le programme de recherche et d’innovation Horizon 2020 de l’Union européenne « Transforming European Industry », sous la convention de subvention nº 869855.