{"id":8517,"date":"2022-10-18T16:42:44","date_gmt":"2022-10-18T14:42:44","guid":{"rendered":"https:\/\/www.isir.upmc.fr\/?post_type=isir_projects&p=8517"},"modified":"2024-11-19T15:15:50","modified_gmt":"2024-11-19T14:15:50","slug":"manipulateur-souple-pour-la-cueillette","status":"publish","type":"isir_projects","link":"https:\/\/www.isir.upmc.fr\/projets\/manipulateur-souple-pour-la-cueillette\/","title":{"rendered":"Manipulateur souple pour la cueillette"},"content":{"rendered":"\n

Ce projet vise le d\u00e9veloppement d\u2019un manipulateur souple pour la cueillette. La cueillette de fruit ou de l\u00e9gume n\u00e9cessite une pr\u00e9hension compliante et dextre pour garantir l\u2019int\u00e9grit\u00e9 de l\u2019objet ainsi qu\u2019une structure porteuse souple pour pouvoir naviguer entre les branches sans les abimer. L\u2019objectif est de d\u00e9velopper un robot trompe continu sans articulation et actionn\u00e9 par des moteurs d\u00e9port\u00e9s et des c\u00e2bles, \u00e0 l\u2019image des tendons dans une main humaine. Le projet se d\u00e9cline en 3 principales probl\u00e9matiques bien connues dans le domaine de la robotique, \u00e0 savoir la conception, la mod\u00e9lisation et la commande. Ces 3 aspects sont en r\u00e9alit\u00e9 tr\u00e8s imbriqu\u00e9s pour ce genre de syst\u00e8mes complexes. Une bonne conception avec une bonne int\u00e9gration des actionneurs et des capteurs facilite \u00e9norm\u00e9ment la commande par le biais d\u2019une mod\u00e9lisation ad\u00e9quate qui r\u00e9pond \u00e0 la fois \u00e0 un certain r\u00e9alisme et une efficacit\u00e9 de calcul. <\/p>\n\n\n\n

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Le contexte <\/h3>\n\n\n\n

Dans un contexte de lutte contre le r\u00e9chauffement climatique et de convergence technologique in\u00e9dite (num\u00e9rique, intelligence artificielle, \u2026), l\u2019agriculture doit se r\u00e9inventer pour produire mieux, dans le respect de l\u2019environnement et de la sant\u00e9 humaine. La robotique agricole est l\u2019un des leviers de cette transformation. Elle constitue une solution prometteuse pour r\u00e9pondre aux enjeux environnementaux et sanitaires, qui sont pos\u00e9s actuellement en France et ailleurs dans tous les pays d\u00e9velopp\u00e9s. L\u2019urgence climatique imposera une r\u00e9duction de plus en plus forte de l\u2019utilisation des intrants (produits phytosanitaires, eau, etc.) et des \u00e9nergies fossiles. Par ailleurs, la fili\u00e8re agricole souffre d\u2019un manque d\u2019attractivit\u00e9 et d\u2019une image n\u00e9gative chez beaucoup de jeunes (ruralit\u00e9, t\u00e2ches r\u00e9p\u00e9titives, \u00e9puisement, difficult\u00e9s \u00e9conomiques, isolement, etc.). La num\u00e9risation et la robotisation permettront la valorisation de ce m\u00e9tier et d\u00e9chargera l\u2019agriculteur des t\u00e2ches r\u00e9p\u00e9titives et fatigantes telles que le d\u00e9sherbage, le portage, la cueillette et l\u2019entretien r\u00e9gulier des cultures. <\/p>\n\n\n\n

Les objectifs <\/h3>\n\n\n\n

L\u2019objectif scientifique majeur est de pouvoir r\u00e9pondre aux trois probl\u00e9matiques que sont la conception, la mod\u00e9lisation et la commande, dans une approche simultan\u00e9e et int\u00e9gr\u00e9e, parfois dite de co-design (hardware et software).<\/p>\n\n\n\n

Le robot vis\u00e9 s’apparente \u00e0 une trompe, d’environ un m\u00e8tre, capable d’adopter plusieurs configurations stables de mani\u00e8re continue. Le laboratoire dispose de deux prototypes de manipulateurs souples continus pour mettre en \u0153uvre diff\u00e9rentes solutions. Le premier est constitu\u00e9 d’une colonne vert\u00e9brale en fils m\u00e9talliques tress\u00e9s et de disques en mat\u00e9riau \u00e0 faible friction pour le passage des c\u00e2bles. On utilise un actionnement par c\u00e2bles en nylon et des servo-moteurs contr\u00f4l\u00e9s en force pour garantir la tension dans le c\u00e2ble dans un intervalle donn\u00e9. Le second est en TPU imprim\u00e9 et utilise une structure de c\u00e2bles antagonistes (un moteur actionne deux c\u00e2bles antagonistes). Cette solution permet de garantir naturellement une tension minimale dans les c\u00e2bles \u00e0 chaque instant.<\/p>\n\n\n\n

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Deux principales voies sont \u00e9tudi\u00e9es concernant la commande de ces manipulateurs. Le manipulateur en fils m\u00e9talliques tress\u00e9s impl\u00e9mente actuellement un contr\u00f4le en boucle ouverte bas\u00e9 sur les donn\u00e9es. L’exploration de son environnement a \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9e pour apprendre, via un r\u00e9seau de neurones, le mod\u00e8le g\u00e9om\u00e9trique inverse (longueur de c\u00e2bles \u00e0 tirer en fonction de la position 3D de l’effecteur). Le manipulateur en TPU impl\u00e9mente quant \u00e0 lui un contr\u00f4le bas\u00e9 sur la perception. L’id\u00e9e est de reconstruire sa forme dans l’espace \u00e0 l’aide de cam\u00e9ras st\u00e9r\u00e9o pour pouvoir contr\u00f4ler l’effecteur.<\/p>\n\n\n\n

Les r\u00e9sultats<\/h3>\n\n\n\n

Les r\u00e9cents r\u00e9sultats ont d\u00e9montr\u00e9 que l’utilisation d’un contr\u00f4le bas\u00e9 sur les donn\u00e9es \u00e9tait tout \u00e0 fait applicable dans le cas des manipulateurs souples actionn\u00e9s par c\u00e2bles. Que ce soit pour des t\u00e2ches statiques (t\u00e2che de Reaching) ou dynamiques (suivi de trajectoires), la pr\u00e9cision obtenue est suffisante. De plus, l’\u00e9tude de la robustesse et de la r\u00e9p\u00e9tabilit\u00e9 du syst\u00e8me a d\u00e9montr\u00e9 sa capacit\u00e9 \u00e0 r\u00e9aliser n’importe quelle t\u00e2che dans son environnement de travail de mani\u00e8re r\u00e9p\u00e9titive avec une variabilit\u00e9 millim\u00e9trique.<\/p>\n\n\n\n

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Publication : <\/strong>Neural Network-based control of a tendon-driven soft slender manipulator, soumis \u00e0 IFToMM ISRM 2024<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Partenariats et collaborations <\/h3>\n\n\n\n

Les membres du r\u00e9seau Roboterrium – Equipex Tirrex sont partenaires du projet. <\/p>\n","protected":false},"featured_media":10250,"template":"","isir_project_types":[236],"isir_teams":[264],"class_list":["post-8517","isir_projects","type-isir_projects","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","isir_project_types-all-projects-fr","isir_teams-asimov"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.isir.upmc.fr\/wp-json\/wp\/v2\/isir_projects\/8517","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.isir.upmc.fr\/wp-json\/wp\/v2\/isir_projects"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.isir.upmc.fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/isir_projects"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.isir.upmc.fr\/wp-json\/wp\/v2\/media\/10250"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.isir.upmc.fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=8517"}],"wp:term":[{"taxonomy":"isir_project_types","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.isir.upmc.fr\/wp-json\/wp\/v2\/isir_project_types?post=8517"},{"taxonomy":"isir_teams","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.isir.upmc.fr\/wp-json\/wp\/v2\/isir_teams?post=8517"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}