Conception de systèmes cobotiques industriels : approche cognitique : application à la production pyrotechnique au sein d'Ariane Group

Industrial cobotic system design : Cognitive engineering approach : Practical application to pyrotechnic manufacturing within Ariane Group

• Auteur / Autrice : Theo Moulieres-Seban
• Direction : Jean-Marc Salotti, Bernard Claverie
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique, productique, signal et image, ingénierie cognitique
• Date : Soutenance le 30/11/2017
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de l'intégration du matériau au système (Talence, Gironde)
• Jury : Président / Présidente : Alain Garrigou
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hubert Cardot, Jean-François Thibault, Yves Traissac
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Chaudron, Yves Papegay

Mots clés

Mots clés contrôlés

ArianeGroup

Travail industriel

Interaction homme-robot

Robots industriels

Mots clés libres

Cobotique

Ergnonomie

Robotique

Usine du future

Ingenierie

Cobotics

Ergonomics

Robotics

Factory 4.0

Ingineering

Résumé

Les robots sont très largement utilisés dans l’industrie ; une de leurs limites actuelles est celle de la complexité́ des tâches que l'on souhaite les voir accomplir. Celles-là ne peuvent être réalisées sans un haut pouvoir d’adaptation, autrement dit aujourd’hui sans la performance et la plasticité́ de la cognition humaine. La cobotique est récemment apparue comme « le domaine » de la collaboration homme-robot. Elle s’affirme comme perspective pour aider l’homme, l’augmenter, dans la réalisation de tâches complexes pour l’Industrie du Futur.Pour délimiter notre objet d’étude, nous avons ainsi introduit le concept de « système cobotique ». Ce système comprend l’homme et le robot, qui interagissent et peuvent avoir différents rôles, pour réaliser une tâche commune. La conception des systèmes cobotiques doit évidemment prendre en compte les technologies émergentes, mais elle doit surtout intégrer l’homme, grâce à l’analyse de l’activité, à la formalisation des connaissances, et aux simulations participatives. Pour cela, à l’initiative de Safran Group, cette thèse d’ingénierie cognitique a été réalisée en binôme avec un roboticien également doctorant et membre du groupe industriel : David Bitonneau.Ensemble, nous avons proposé une approche interdisciplinaire de conception, appelée l’« ingénierie des systèmes cobotiques ». Cette approche méthodologique, validée à la fois par nos encadrants académiques et industriels, a été expérimentée afin de satisfaire un besoin industriel de la société Ariane Group : le nettoyage des cuves. Nous avons conduit ce projet, de l’analyse du besoin jusqu’à la réalisation d’un prototype qui a été évalué par les opérateurs. L’industrialisation du système est en cours de préparation au moment de la rédaction de cette thèse, avec des perspectives de déploiements sur plusieurs sites.Nous prévoyons que les systèmes cobotiques tels que nous les avons définis, conçus et étudiés, seront une des clés de la compétitivité de l’Industrie du Futur. Elle pourra s’appuyer sur leur flexibilité et leur connectivité à l’écosystème technologique des ateliers 4.0, tout en maintenant la place centrale de l’homme et en considérant celui-là comme acteur premier dans le système.

Nowadays, robots are increasingly used in industrial processes. However, there is an upper bound on the tasks' complexity that industrial robots can execute. Some of these hard tasks can only be completed with a high adaptation capacity: the plasticity of human cognition. Research in Human Robot Collaboration targets the Industry 4.0 where robots will help and augment humans to achieve increasingly complex tasks.In this research, we introduce the concept of “cobotic system”. Such a system considers humans and robots - with possibly different roles - as interacting elements sharing a common purpose of solving a task. Clearly, creation of cobotic systems has to take into account emerging technologies, but it also has to include humans through activity analysis, knowledge formalization, and participative simulations. To do so, under the leadership of Safran Group, this cognitive engineering thesis has been completed as a team with the roboticist David Bitonneau.Together, we proposed the “cobotic system engineering”: a cross-disciplinary approach of cobotic system design. This methodological approach was motivated by an industrial need from Airbus Group: the difficulty of tank cleaning. We tackled this project from needs analysis to the creation of a prototype evaluated by actual operators. Additionally, the industrialization of our work is in progress.We argue that thanks to their flexibility, their connectivity to modern workshops' technological ecosystem and their ability to take humans into account, cobotic systems will be one of the key parts composing the Industry 4.0.