Mesurant 1,50 m pour un poids d’un peu moins de 60 kg et doté d’une intelligence artificielle intégrée, ergoCub a été conçu dès le départ comme un système global. Plutôt que de répondre à une tâche technique isolée, il est pensé comme un assistant multifonction capable de s’adapter avec flexibilité à différents environnements de travail et d’assister activement l’être humain. Le projet est né d’une collaboration stratégique entre l’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) à Gênes et l’Istituto nazionale per l’assicurazione contro gli infortuni sul lavoro (INAIL) à Rome, répondant à un enjeu central de la sécurité au travail moderne : la prévention des accidents professionnels ainsi que des troubles musculosquelettiques et des affections des tissus conjonctifs largement répandus. Successeur d’une plateforme précédente, ergoCub met spécifiquement l’accent sur les exigences de la collaboration homme–robot. Dans l’esprit de l’Industrie 5.0, il est conçu pour agir comme un « coéquipier » proactif, capable de reconnaître les besoins humains, de réduire la fatigue et d’anticiper les erreurs potentielles à un stade précoce.
Là où les systèmes d’entraînement donnent le mouvement
L’apparence humanoïde d’ergoCub reflète pleinement le concept d’un système « humanoïde ». Sa locomotion repose sur des schémas de marche humaine naturels, complétés par des capacités d’orientation avancées issues de la combinaison de capteurs et d’intelligence artificielle. Des bras et des mains fonctionnels permettent une préhension et une manipulation précises des objets. La conception bipède intègre des aspects ergonomiques, en minimisant la consommation d’énergie tout en garantissant des mouvements fluides et naturels. Pour cette raison, une attention particulière a été accordée aux performances et à la compacité lors de la sélection et de l’intégration des systèmes d’entraînement.
Les composants FAULHABER sont utilisés précisément là où la précision, un encombrement minimal et des performances dynamiques élevées sont essentielles : dans les avant-bras et le cou du robot. Deux ensembles moteurs distincts sont intégrés dans les avant-bras : l’un commande l’ouverture et la fermeture des doigts via un mécanisme à câbles, l’autre actionne un mécanisme de poignet parallèle sphérique, permettant des mouvements complexes et finement contrôlés.
Le cou, quant à lui, est conçu comme un mécanisme en série et nécessite une utilisation particulièrement efficace de l’espace d’intégration limité. Dans ce contexte, les moteurs à rotor externe de la série BXTH se sont révélés particulièrement performants, offrant une densité de puissance élevée malgré leurs dimensions compactes. Cela a permis de remplacer un mécanisme à câbles auparavant utilisé par une solution plus performante et entièrement intégrée.
Pourquoi FAULHABER : la fiabilité dans chaque mouvement
Le choix de FAULHABER repose sur une combinaison de critères techniques et pratiques étroitement alignés avec les exigences de la robotique humanoïde. Lorenzo Protopapa, Chief Mechanical Engineer de la structure « Mechatronics for Embodied Systems and Humanoids » à l’IIT, explique :
« Un facteur décisif pour nous a été le rapport couple/encombrement élevé, qui permet d’intégrer des actionneurs puissants dans les structures articulaires fortement contraintes d’un système humanoïde. La fiabilité élevée et les performances constantes des composants étaient tout aussi essentielles, car nous travaillons avec des séries d’essais de longue durée et des cycles de développement itératifs. »
La disponibilité de solutions intégrées combinant moteurs, réducteurs et codeurs a constitué un autre avantage majeur, simplifiant considérablement l’intégration des systèmes. Par ailleurs, les caractéristiques de mouvement fluides et précises des entraînements contribuent à une interaction sûre et naturelle entre l’homme et le robot. Enfin, le support technique a joué un rôle déterminant en apportant une assistance essentielle dans la sélection, la conception et l’adaptation des composants tout au long de la phase de développement.
Comment humains et robots collaborent
Grâce à sa conception inspirée de l’humain, à ses capacités sensorielles avancées et à la possibilité d’interagir via des technologies portables, ergoCub peut déployer tout son potentiel dans des applications complexes et réelles. Le projet accorde une grande importance non seulement à la performance technique, mais également aux facteurs humains. L’objectif est qu’ergoCub ne soit pas perçu comme une machine de contrôle, mais comme un partenaire fiable et de confiance dans les environnements de travail quotidiens.
Un domaine d’application potentiel se situe dans les environnements industriels et logistiques, par exemple dans des entrepôts à structure verticale où les systèmes robotiques mobiles conventionnels atteignent leurs limites. Dans ce type de contexte, ergoCub peut démontrer ses atouts en interaction collaborative, notamment pour le levage et le transport de charges lourdes ou la manipulation précise d’objets complexes. Dans le secteur de la santé, ergoCub ouvre également des perspectives prometteuses. Bien qu’un déploiement clinique à grande échelle ne soit pas encore en place, le robot est spécifiquement développé pour soutenir le personnel médical et soignant. Dans des tâches physiquement exigeantes, telles que la mobilisation des patients ou l’assistance à la marche, il peut contribuer à réduire la charge physique et améliorer la sécurité au travail.
Par ailleurs, ergoCub permet de nouvelles formes de télé-présence et de télé-opération en agissant comme un avatar robotique immersif, permettant aux opérateurs d’étendre leur perception et leurs actions sur de longues distances. S’y ajoutent des fonctions d’assistance collaborative dans des scénarios du quotidien : le robot peut effectuer des actions coopératives simples, reconnaître des activités humaines, manipuler des objets avec les deux mains et comprendre sémantiquement les environnements spatiaux. Ainsi, ergoCub illustre clairement son ambition de devenir un partenaire polyvalent et intégratif dans une grande diversité d’environnements de travail et de vie.
Du laboratoire aux applications quotidiennes
Le passage d’ergoCub d’un environnement de laboratoire contrôlé à des applications industrielles ou médicales réelles constitue une étape clé de son développement. Toutefois, cette transition s’accompagne de défis technologiques majeurs.
L’une des conditions essentielles est l’autonomie énergétique. Le prototype actuel peut fonctionner sans fil pendant environ une heure grâce à une batterie lithium-ion intégrée – une durée suffisante pour la recherche et la démonstration. Néanmoins, une utilisation pratique en tant que « coéquipier » dans la logistique ou le secteur de la santé nécessite des temps de fonctionnement nettement plus longs et plus efficaces.
La sécurité de la collaboration homme–robot est tout aussi cruciale. Actuellement, de nombreux systèmes humanoïdes, dont ergoCub, reposent encore sur des mécanismes de sécurité externes et ne sont pas encore entièrement certifiés pour une interaction autonome avec des humains. Pour un déploiement réel, il est indispensable de garantir un comportement sûr et fiable, même dans des situations critiques telles que des défaillances système ou des changements imprévus de l’environnement.
En outre, le développement de ce que l’on appelle l’« intelligence incarnée » (embodied AI) revêt une importance croissante. Si des approches modernes telles que les grands modèles de langage ou les modèles vision-langage-action renforcent considérablement les capacités cognitives, le défi consiste à les combiner avec une compréhension robuste des interactions physiques dans le monde réel.
Seule la convergence entre efficacité énergétique, interaction sûre et intelligence profondément incarnée permettra aux robots humanoïdes comme ergoCub de dépasser le stade de prototype et d’accéder à une utilisation fiable au quotidien.