L'ouvrier du futur, ce superhéros

Par Camille Chandès - Publié le 29 décembre 2011, à 16h 40 | L'Usine Nouvelle n° 3254

ENQUêTE La blouse du siècle passé ne sera bientôt plus qu'un souvenir. L'ouvrier de demain bénéficiera d'équipements intelligents pour veiller sur sa santé et renforcer la collaboration entre la machine et lui.

Etre doté d'une force surhumaine, résister à de très fortes radiations, s'autoréparer et... voler à la vitesse du son. Qui n'a pas pâli de jalousie devant l'armure d'Iron Man ? Si la carapace du superhéros de la maison d'édition Marvel reste du domaine de la science-fiction, des chercheurs réfléchissent actuellement à des technologies inspirées de ce personnage. But du jeu : équiper les ouvriers de ces équipements futuristes dans les vingt prochaines années. Les laboratoires de recherche et les industriels, qui planchent sur ces armures de demain, espèrent améliorer la sécurité des opérateurs, leurs conditions de travail et réduire leur exposition aux maladies professionnelles.

PROTÉGER

Et si une combinaison protégeait à la fois du bruit, de la chaleur, de l'eau, des produits chimiques, des radiations... tout en étant aussi légère et confortable qu'une tenue en coton ? Peu crédible. C'est pourtant dans ce sens que travaillent les fabricants d'équipements de protection individuelle. "Lunettes, casques, harnais, gants, chaussures... Il y a aujourd'hui un empilement d'équipements avec des problèmes de compatibilité entre eux. Nous travaillons en R et D à les intégrer", avance Wahib Ouazzani, ingénieur au département pour les solutions de protection individuelle du fabricant 3M. L'entreprise a déjà développé une combinaison intégrant risque chimique, incendie et impératifs de visibilité. Elle tente de l'alléger encore.

Mon bras est un robot !

Les sonorités RB3D vous rappellent vaguement quelque chose ? Normal, l'entreprise a rendu hommage au petit robot de « Star Wars », R2D2. Il faut dire que l'activité de l'entreprise flirte a priori avec la science-fiction. Créée en 2001, l'entreprise s'est rapidement fait un nom dans la mécatronique et la cobotique avec la mise au point de bras robotisés d'assistance aux gestes. À tel point qu'en 2010, le CEA investissement est entré au capital de la PME. « La robotique collaborative permet de conserver le geste humain tout en s'affranchissant des efforts. Elle évite ainsi l'apparition de troubles musculo-squelettiques », insiste Serge Grygorowicz, le fondateur et PDG de l'entreprise de 12 salariés installée à Auxerre. Elle fournit déjà les secteurs du médical, de l'automobile, de l'aéronautique ou de l'agroalimentaire et vise désormais le BTP. Et travaillesur un projet top secret d'exosquelette.

Autre piste : booster les fonctions existantes. Le projet Doseless, colabellisé par les pôles de compétitivité Techtera et Trimatec, vise ainsi à améliorer de 20 à 50 % la protection contre les radiations pour les intervenants du nucléaire, du médical, de la défense et de la recherche. "Nous avons pour objectif de créer une tenue universelle utilisant des matériaux textiles atténuateurs de rayonnements ionisants qui viendraient en complément du tablier de plomb", expose Noël Lantheaume, le responsable du projet et chargé d'affaires R et D Areva Melox. De son côté, le CEA travaille sur des matériaux thermoélectriques. Capables d'extraire de la chaleur à partir d'un courant électrique, ils pourraient servir à la conception de vêtements refroidissants...

Ce n'est pas tout. La sécurité devrait aussi être assurée par... les machines. "Les robots ont longtemps été considérés comme des bêtes dangereuses à mettre en cage pour assurer la sécurité des opérateurs. Désormais, ils deviennent une aide", sourit Sylvain Acoulon, consultant en sécurité au Centre technique des industries mécaniques (Cetim). Fini les prisons ! Les machines sont enfin libres et intelligentes. La technologie "des barrières invisibles" a de beaux jours devant elle.

Son principe ? Grâce à un scrutateur laser, la machine, paramétrée avec les distances de sécurité à respecter, détecte la présence d'un opérateur trop proche. Un signal est envoyé à son système de contrôle, ralentissant la vitesse de la machine, voire l'arrêtant. Quand la personne quitte la zone dangereuse, elle repart sans qu'il y ait besoin de redémarrer le système. Si cette technologie émerge dans l'industrie (dans le secteur automobile), ses développements pourraient être spectaculaires. "Le robot sera sensitif : il sentira à distance la présence de l'opérateur", promet Sylvain Acoulon du Cetim. Une prouesse rendue possible grâce aux ultrasons et à plus long terme aux peaux sensibles (capteurs tactiles) sur les robots.

Autre logique : éloigner l'homme du milieu dangereux tout en conservant sa capacité d'agir. Ce contrôle à distance des machines existe depuis plusieurs années dans le nucléaire. Un robot esclave situé dans une zone dangereuse duplique le mouvement du robot maître piloté par l'opérateur dans une zone sécurisée. Depuis 2006, un robot téléopéré à retour d'effort (qui permet de reproduire le sens du toucher et du poids de l'objet à déplacer) assure des opérations de maintenance en milieu radioactif à l'usine Cogema de La Hague. "La téléopération moderne sera exploitée en maintenance prochainement pour le démantèlement nucléaire et, d'ici à deux ans, sur les postes de production", soutient Yvan Measson, chargé d'affaires robotique et réaliste virtuelle au CEA-List.

ASSISTER

Casques supercommunicants et antibruit, lunettes à réalité augmentée... L'ouvrier aura à sa disposition une panoplie d'équipements pour décupler ses capacités. Le fabricant américain d'équipements de protection individuelle Honeywell réfléchit à l'élaboration de solutions à base de Wi-Fi pour assurer une meilleure communication entre opérateurs d'un même site, voire avec l'ensemble des travailleurs et le centre de contrôle. Et qui sait : les équipements intelligents pourront peut-être interagir directement avec les produits contenant des substances dangereuses pour avertir le travailleur si sa tenue n'est pas adaptée à l'environnement où il se trouve.

Produire avec un joystick

Haption, un essaimage du CEA créé en 2001, évolue sur le créneau encore peu fréquenté des robots à retour d'effort pour les simulations en réalité virtuelle. Cette technologie d'interface dite « haptique » permet d'interagir avec un objet virtuel par l'intermédiaire du toucher. La cible : les laboratoires de recherche, les bureaux d'étude, l'automobile et l'aéronautique. Ses robots sont utilisés pour simuler numériquement en 3D des opérations de maintenance et d'assemblage. Une manière de réduire les coûts, mais aussi de s'assurer que les opérateurs travailleront facilement. « L'avatar reproduit les mouvements de l'opérateur. Ceux-ci sont enregistrés. Quand la ligne de production est construite, ces données sont prises en compte par les ergonomes pour définir la bonne hauteur de travail », explique Jérôme Perret, le PDG de la PME de 14 salariés située près de Laval. Elle réalise aujourd'hui 50 % de son chiffre d'affaires (1,6 million d'euros en 2010) en France.

Les lunettes à réalité augmentée ont déjà des applications industrielles, notamment dans le secteur automobile (BMW, PSA, Renault). Mais le plus surprenant reste à venir. Le robot est en train de devenir le prolongement de la main, voire du corps, le déchargeant de tâches pénibles car trop difficiles ou répétitives. Le but ? Lutter contre les troubles musculo-squelettiques (TMS), première cause de maladie professionnelle en France. "Certains travaux de finition - brossage, meulage - nécessitent un coup d'oeil et de main difficilement automatisables. Mais ils sont très éprouvants. Le principe est que l'opérateur soit assisté d'un bras articulé qui tient l'outil, détecte l'intention grâce à un capteur d'effort et accompagne le geste. Il s'agit de garder la dextérité de l'humain tout en déportant l'effort physique sur la machine", précise Philippe Lubineau, le responsable R et D sur les aspects mécatroniques au Cetim. Ces cobots (contraction de « collaborative robotics ») ont fait leur apparition dans les usines.

La société RB3D [lire ci-contre] vient ainsi d'installer ce type de bras chez un géant du secteur automobile. "De fait, les industriels mettent désormais des femmes, généralement plus soigneuses, sur ce type de postes pénibles réservés jusqu'ici aux hommes", glisse Serge Grygorowicz, le PDG de la société. Celle-ci a par ailleurs développé un nouveau prototype d'amplificateur d'effort (jusqu'à un facteur 50) à usage industriel, en collaboration avec le Cetim et le CEA-List. Il devrait sortir dans les prochaines semaines. Ce même CEA-List conduit actuellement un projet, baptisé Cobomanip, avec la PME spécialiste de mécanique industrielle Sarrazin Technologies, pour des applications chez Airbus et Areva. "Il s'agit de concevoir un manipulateur dextre capable de manipuler des charges jusqu'à 80 kg. Ce projet devrait s'achever en 2013", précise Yvan Measson, chargé d'affaires robotique et réalité virtuelle au CEA-List. À l'avenir, c'est le corps de l'opérateur qui devrait servir de support aux cobots.

Quelques entreprises, surtout japonaises et américaines, travaillent sur des exosquelettes de membres inférieurs et supérieurs. Le célèbre HAL (pour Membre d'assistance hybride) du japonais Cyberdyne en est un exemple, même s'il reste pour l'heure dédié à des applications médicales. De son côté, le CEA-List s'apprête à présenter un exosquelette dans les prochaines semaines, une première européenne. Ces technologies complexes rencontrent encore de nombreux obstacles. Il faut fiabiliser le circuit de commande, s'assurer que le cobot peut supporter les efforts demandés, garantir la sécurité de ces machines pour ne pas blesser les opérateurs. Le robot, en plus d'être dextre, devra aussi se faire oublier (diminution de l'influence des frottements, vitesse constante, inertie apparente dans la main de l'opérateur).

SURVEILLER

L'air que respireront les opérateurs demain devrait être mieux contrôlé, notamment avec l'introduction des technologies de l'information et de la communication. La société Accenture a par exemple conçu un détecteur sans fil capable de traquer les gaz toxiques (CO2, NO2...) dans les environnements dangereux. Mis en place chez un groupe pétrolier américain, il est actuellement en test chez un de ses homologues européens. "Dans le futur, les molécules suivies seront plus nombreuses. L'enjeu est qu'en fonction du profil de l'usine, l'exposition du travailleur, notamment aux substances cancérigènes, soit mesurée dans toutes les phases de sa vie", avance Thomas Ruaudel, le responsable de l'activité HSE d'Accenture en France. Grâce à la puissance des logiciels informatiques, il sera possible de dire avec précision combien d'heures ou de mois un employé a été exposé à des substances nocives, mais aussi au stress thermique ou aux vibrations.

"L'usine de demain pilotera ce qui affecte l'homme et pas seulement des événements potentiellement dangereux", ajoute Stéphane Denolle, le responsable de l'activité optimisation industrielle pour Accenture en France. Pour s'assurer que les ouvriers portent bien les protections adaptées, des recherches sont en cours pour intégrer des puces électroniques dans les vêtements. Le CEA, via son projet Diabolo, a développé une technologie introduisant de minuscules puces RFID (300 microns), montées sur des fils métalliques pouvant être tissés avec des fibres textiles. Mais la technologie reste, à ce jour, trop coûteuse pour envisager un déploiement dans l'industrie.

UNE ARMURE SURÉQUIPÉE

L'exosquelette : Destiné à l'origine à des applications médicales, notamment pour permettre à des personnes handicapées de retrouver l'usage de la marche, l'exosquelette pourrait trouver sa place dans les usines. Il aidera les opérateurs des sites industriels de demain dans des tâches trop difficiles ou répétitives. La batterie Située dans le dos, elle alimente l'exosquelette. Le défi ? Faire en sorte qu'elle soit légère et gagne en autonomie pour éviter les recharges fréquentes. Les capteurs Ils recueillent les intentions de mouvement de l'opérateur. Plusieurs technologies sont actuellement testées : des joysticks, des capteurs d'efforts, des capteurs mesurant l'activité musculaire (EMG) placés directement sur la peau, et même d'autres enregistrant l'activité cérébrale. Les mini-moteurs Un petit ordinateur embarqué analyse les informations reçues par les capteurs et commande des mini-moteurs. Électriques ou hydrauliques, ces derniers activent les articulations mécaniques de l'exosquelette (genoux, hanches, poignets, coudes, épaules...) permettant de décupler la force de son porteur.

Le casque antibruit communicant : Parler avec ses collègues sans entendre le vacarme ambiant des machines. Voici le casque antibruit communicant ! Relié en Bluetooth à une radio située à la taille et muni d'un micro, il est déjà bien connu dans le secteur de l'aviation. Et est en train d'être adapté à l'environnement industriel. Les prochaines générations de ces appareils, sur lesquelles travaille notamment le fabricant 3M, devraient permettre de communiquer avec un plus grand nombre de personnes et sur des portées plus grandes.

Les lunettes à réalité augmentée : Reliées à un ordinateur, les lunettes à réalité augmentée pourraient faire partie des équipements des usines du futur. Le constructeur automobile BMW a par exemple mis en place un prototype pour les opérations réalisées sur les moteurs. L'opérateur voit superposé sur le moteur réel les outils à utiliser pour démonter, réparer ou intervenir sur une pièce. Elles permettent à l'opérateur de ne pas quitter sa tâche des yeux.

Le détecteur de gaz : Bardé d'électronique, notamment grâce au remplacement des bons vieux capteurs électrochimiques par ses cousins infrarouges plus précis, le détecteur de gaz toxiques (CO2, N2O...) sera plus performant. Il sera aussi sans fil, combinant Wi-Fi et géolocalisation. Les molécules suivies devraient également voir leur nombre augmenter. Le suivi des poly-expositions sera personnalisé.

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2 réactions

Steph888 | 07/01/2012 - 21H34

Bonjour.

Bel article, intéressant, agréable à lire et positif. Merci et bravo.

Sur le même thème, je conseille un article de Charles Gave (cf. son blog).

PS : Le rafraîchissement automatique des pages est un peu lourd sur le site ; j'avais quasi ment terminé mon commentaire quand … oups !… toute la page s'est rafraîchi. Y'avait donc plus qu'à tout réécrire. Pas sûr que vous ayez au final 10% des commentaires qui arrivent sur le site … :-s

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