Thèse soutenue

Etude multimodale pour la modélisation de la performance motrice humaine et de la santé dans une activité collaborative humain-robot

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Auteur / Autrice : Kévin Bouillet
Direction : Gérôme GauchardSophie Lemonnier
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
Date : Soutenance le 19/10/2023
Etablissement(s) : Université de Lorraine
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale BioSE - Biologie, Santé, Environnement
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Développement, adaptation et handicap - Régulations cardio-respiratoires et de la motricité (Vandoeuvre-lès-Nancy)
Jury : Président / Présidente : Benoît Iung
Examinateurs / Examinatrices : Sophie Lemonnier, Frédérique Hintzy-Cloutier, William Bertucci, Liên Wioland, Alain Belli
Rapporteurs / Rapporteuses : Frédérique Hintzy-Cloutier, William Bertucci

Résumé

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Dans la transition vers l’Industrie 4.0, les cobots sont des robots conçus pour travailler dans le même environnement que des opérateurs humains. Ainsi, l’introduction de cobots change l’environnement de travail de l’opérateur et va nécessairement modifier le rapport entre l’opérateur et sa tâche. Ces modifications interrogent les répercussions sur la santé des opérateurs, et notamment en termes de troubles musculosquelettiques. Pour autant, ce n’est que dernièrement que certains auteurs se sont intéressés à ces répercussions, mais uniquement pour la transition d’une tâche individuelle à une tâche collaborative, avec des améliorations ergonomiques effectuées sur le poste de travail. Dans tous ces cas, l’introduction du cobot semble bénéfique pour la production et pour la santé des opérateurs. Cependant, il existe un manque dans la littérature sur l’influence de la présence du cobot dans un poste de travail collaboratif nouvellement hybride entre humain et cobot.Ainsi, l’objectif central de ce travail de thèse est d’évaluer les répercussions de l’introduction d’un cobot sur les performances de production et sur les facteurs humains. Dans une première étude, nous avons comparé un système humain (deux humains) et un système hybride (un humain et un cobot) réalisant une même situation de travail collaborative, en évaluant les performances de production, les interactions entre les deux travailleurs, la posture du travailleur humain ainsi que sa charge cognitive. Les résultats ont montré que le système hybride était moins performant que le système humain en raison d’une baisse d’interactions et une augmentation de la charge cognitive du travailleur humain. En revanche, la posture semblait moins à risque face au co-travailleur cobot que face au co-travailleur humain. Ces résultats ont posé la question des raisons de cette amélioration de la posture : était-elle liée à la cadence de production moins importante ou à la présence du cobot lui-même ? Ainsi, dans une seconde étude, nous avons analysé les répercussions des modifications de deux paramètres de la cadence (vitesse et meneur) sur les mêmes paramètres de performance et de facteurs humains que dans la première étude. Les résultats ont indiqué que le fait de mener la cadence ou de la suivre ne semblait pas influencer les paramètres de performance et de santé lorsque la cadence imposée correspondait aux capacités du travailleur humain. En revanche, la cadence à suivre devait être ajustée aux capacités du travailleur : si celle-ci était trop importante une dégradation de ces paramètres étaient observés, réduisant ainsi l’efficience de production en augmentant parallèlement les risques pour la santé du travailleur.Par conséquent, ce présent travail de thèse a permis d’observer certains bénéfices et inconvénients de l’introduction d’un cobot dans une situation de travail. Cependant, chaque situation de travail est différente : effectif, tâches, cadence, durée... Ainsi, avant d’introduire un cobot sur un poste de travail, il est nécessaire de faire une analyse fine de la situation de travail et de prendre en considération les modifications de la tâche (e.g., répartition des sous-tâches, cadence de production) et les capacités de l’opérateur dans le but d’au minimum maintenir les performances de production sans dégrader le capital santé de l’opérateur, et idéalement d’améliorer les deux.