Robots collaboratifs : Analyse de l’influence de l’outil et de la force sur les angles articulaires au niveau des membres supérieurs

Les enjeux industriels avancés dans les projets de l’Industrie 4.0 sont centrés, notamment sur l'importance de l'humain dans une collaboration avec un système et particulièrement avec un robot. Ce type de situation de travail est appelé robotique collaborative. En comprenant les contraintes et les capacités des travailleurs, la collaboration robot-humain peut être conçue en fonction des besoins des entreprises. Par ailleurs, la robotique collaborative, et en particulier celle faisant intervenir un robot d'assistance physique sans contention manipulé (Cobot), est présentée comme une solution possible afin de réduire les troubles musculo-squelettiques liés au travail. La littérature scientifique dans ce domaine est très limitée et, sur le terrain, les solutions n'ont pas encore été déployées à grande échelle. Dans ce contexte, le but de cette contribution était d'analyser les angles articulaires des membres supérieurs en lien avec l'outil (outil de meulage traditionnel vs. cobot) et la force exercée lors de opérations de meulage industriel. Cinq ébarbeurs professionnels ont été sollicités pour effectuer des tâches de meulage, sur le plan horizontal et à deux niveaux de force (F1 = 35N, F2 = 70N). La hauteur du dispositif de fixation de la pièce était réglable (pour tenir compte de l'anthropométrie du sujet). La tâche a été réalisée à une vitesse donnée (10 mm/s). Une plateforme de force a été utilisée pour enregistrer les forces appliquées par les participants pendant l'expérience. Un retour visuel en temps réel (lumière LED) leur a été donné pour les informer du niveau de force exercé. Cette expérience a été réalisée dans deux conditions : manuellement (meulage traditionnel à l'aide d'une meule manuelle) et assistée par un Cobot. Les angles inter-segmentaires ont été estimés à l'aide d'un système de capteurs magnéto-inertiels. Pour identifier les liens entre la moyenne de chaque angle articulaire du haut du bras (8 degrés de liberté : flexion/extension, abduction/adduction et rotation de l'épaule, flexion/extension et rotation du coude, flexion/extension, abduction/adduction et rotation de la main), le niveau de force exercé et l'outil utilisé (outil de meulage traditionnel et cobot), un modèle statistique linéaire mixte a été réalisé. Les résultats ont montré que l'outil a une influence significative sur la flexion/extension et la rotation de l'épaule gauche, la rotation des poignets gauche et droit, la flexion du poignet gauche et la rotation du coude gauche. Aucune influence significative de la force exercée n'a été identifiée. De plus, il n'y avait pas d'interaction entre l'outil utilisé et la force exercée. Ces résultats montrent que l'analyse de la tâche est d'une grande importance dans la conception d’un outil, ici il s’agit d’un cobot. En conclusion, il est nécessaire de considérer le rôle de l'homme le plus en amont possible dans la conception d'un outil afin de créer des outils fonctionnels qui répondraient au mieux à la tâche et aux professionnels