Robotique industrielle, de défense et de services :

Quelles opportunités pour le développement économique ? 2 | P a g e

Avril 2014

Robotique industrielle, de défense et de services Quelles opportunités pour le développement économique ?

La robotique est un véritable phénomène de société, propulsé par de fortes avancées et

investissements. Ce phénomène se perçoit à travers la multiplication des modèles de robots sur le

marché : que ce soit des robots humanoïdes (Romeo, iCub, Poppy ou encore Nao) ; des robots

mobiles autonomes ou semi-autonomes (Beam, Adam, etc.) ; des robots industriels (KUKA, Universal

Robots, BAXTER ou HIRO) ; ou encore des drones civils, de plus en plus médiatisés.

Les enjeux que porte cette filière sont nombreux : compétitivité

industrielle, maintien et relocalisation de la production, réponse à de

grands défis sociétaux en termes de santé, autonomie, vieillissement,

mobilité, sécurité, productivité, etc. Ainsi, le plan France Robot Initiatives,

lancé en 2013, a pour ambition de replacer la France au cœur de cette

révolution qui lui a échappé durant de nombreuses années alors que des

acteurs comme le Japon, la Corée, les Etats-Unis ou l’Allemagne se

positionnaient en leaders. Les robots éducatifs Bo & Yana,

pour apprendre aux enfants la programmation © I-Play

Si le secteur a généré en 2012 un chiffre d'affaires mondial de 1,6 milliard de dollars, et devrait en 2017

représenter un marché mondial de 6,5 milliards de dollars selon l'institut ABI Research, trois marchés

offrent des perspectives particulièrement encourageantes. Ils concernent :

Les robots industriels, capables d’opérer dans les milieux à risques (nucléaire, corrosion, etc.), de supporter des charges lourdes, et de manipuler de très petites séries ;

Les robots de défense, de sécurité et de surveillance, utiles pour l’intervention en environnements hostiles ;

Les robots de services à la personne, dont les progrès sont intéressants pour l’aide au

maintien à domicile, la réalisation de tâches domestiques, la surveillance ou encore

l’apprentissage.

D’un point de vue technologique, les travaux actuels pour permettre de développer cette offre

robotique se penchent sur l’intelligence artificielle (capacité de raisonnement, de calcul,

d’automatisation), l’autonomie, la communication, l’interaction et la mobilité des robots.

D’un point de vue sociétal, les mentalités évoluent, mais le développement de la robotique ne saurait

se faire sans l’acceptation des machines intelligentes et sans un encadrement éthique et responsable.

Ce document de synthèse vous propose de faire un

point sur les avancées de la robotique, ses marchés à

fort potentiels, et les limites qu’il va falloir dépasser

pour parvenir à prendre le pas vers un véritable

« Internet des Robots »…

© RoboEarth

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1. La robotique comme facteur de compétitivité

La France possède un fort potentiel en matière de robotique : de nombreux laboratoires de recherche

(CEA, Inria, etc.), établissements d’enseignement supérieur (ENSAM, Mines-Télécom, ParisTech,

Supelec, etc.), pôles de compétitivité, ETI (Recif Technologies, BA-Systems ou ECA Robotics) ; la

présence sur son territoire de grands groupes tels que EADS, Thales et EDF ; et des entreprises

spécialistes de la robotique comme Aldebaran Robotics, Induct, RB3D ou Robosoft.

Mais, tardant à lancer un plan national, le pays a pris du retard dans la structuration de sa

filière par rapport à des pays qui sont aujourd’hui les leaders : le Japon, la Corée ou encore

l’Allemagne.

Le coût des robots (déploiement, formation, conduite du changement, etc.) ; la difficulté à recruter

des ingénieurs spécialisés (manque de formations) ; la difficile remise en question des process de

fabrication, et l’héritage psychologique français, qui associe aisément robot et suppression d’emplois

sont, selon Jean-Hugues Ripoteau, Président du groupe Robotique du Symop, quatre autres

explications à ce retard de l’écosystème français.

Conséquence : en 2013, 167 000 robots fonctionnaient en Allemagne, près de 100 000 en Italie et

37 000 seulement en France. Autre écart, le nombre de robots installés pour 10 000 salariés de

l’industrie manufacturière : 273 robots en Allemagne, 160 en Italie et 124 en France en 2013.

Une filière déjà bien engagée à l’internationale

Le Japon est une des nations les plus ancrées

dans la robotique, et en particulier en robotique

industriel. 25% de la totalité des robots industriels

existant dans le monde se trouvent au Japon, et

on compte déjà 400 000 robots dans les foyers

japonais, soit 1 pour 300 habitants. Ses

entreprises investissent massivement la filière :

Honda et Kawada Industries ont investi

respectivement 100 M$ et 300 M$ dans la

robotique. Cette filière devrait ainsi porter 3,5

millions d'emplois dès 2020.

L’ex-premier ministre japonais en 2009 qui serre la main d’un robot humanoïde © JDD. Au Japon, pour 1 000 ouvriers, il y a 34 robots industriels exerçant une fonction similaire.

La Corée du Sud de son côté a investi pas moins de 750 millions de dollars au travers du « Korean

Robotics Basic Plan » depuis 2009 pour développer la filière coréenne avec pour intention de devenir

le leader de la robotique mondiale d’ici à 2018. Le foisonnement initial se transforme en une

structuration de la filière, par l’intégration de la robotique dans la stratégie, et par la création sur

cette période de 74 000 emplois.

Aux Etats-Unis, un plan national a été initié en 2011. Il vise à développer la robotique de service

professionnelle principalement à hauteur de 70 M$. Par ailleurs, le pays participe à hauteur de 41

millions de dollars par le biais du Département de la Défense, à un programme de drones. D’autres

initiatives se démarquent, comme la création du Cluster « Silicon Valley Robotics ».

Enfin à Taïwan en 2005, le plan « Intelligent Robotics Industry Development » a été mis en place

afin de développer les industries taïwanaises à hauteur de 67 M$. Le groupe industriel Foxconn est

de son côté en train de construire un véritable empire de la robotique là-bas : d’ici à la fin 2014, la

société entend investir 223 M$ en équipant son usine de Taichung avec 1 million de robots.

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Le plan « France Robots Initiatives » pour positionner la France parmi les leaders mondiaux

Le programme « France Robots Initiatives » a été lancé par l’Elysée en septembre 2013. Il vise à

créer une filière robotique dans le cadre du plan national de

reconquête industrielle. 100 millions d’euros vont ainsi être

débloqués afin de faire décoller les collaborations public-privé

pour faire de la France un leader de la robotique d’ici à 2020.

France Robots Initiatives comprend un ensemble d’actions et

d’aides financières ; la première étant la création d’un fonds

d’investissement dédié à la robotique de service, Robolution Capital, doté de 80 millions d'euros

et financé à égalité par le public et le privé. Le fonds est prévu pour opérer durant une dizaine

d'années sur des investissements en France et en Europe de l'ordre de 300 000 euros à 3 millions

d'euros. Des investissements allant de l'amorçage au développement, suivant le niveau de maturité

des entreprises tout en facilitant les partenariats industriels. 350 dossiers sont ainsi en cours

d'analyse pour aider des PME à s'équiper et à développer une cellule robotique.

En parallèle, 250 entreprises seront également sélectionnées pour

recevoir une aide à la robotisation grâce au programme Robot Start

PME portant au total sur 33 millions d’euros, dont 4,3 millions au

titre des investissements d’avenir. Le plan prévoit en outre une

extension du dispositif à la sous-traitance automobile avec un budget

complémentaire de 2 M€ pour robotiser 100 entreprises dans ce

secteur.

Autres ambitions de la France Robots Initiatives : consolider l’effort de R&D par le biais de

programmes de partenariats, de défis collaboratifs, d’appels à projets, ainsi que le développement

d’une infrastructure de recherche Net-Robotic. L’accent sera notamment mis sur le développement

de technologies numériques clés, telles que les objets connectés intelligents et les logiciels

embarqués, qui seront soutenues par le programme des investissements d’avenir. Au niveau

européen, la Commission Européenne a lancé en 2014 un partenariat public-privé dans le domaine

de la robotique dans le cadre d’Horizon 2020, qui offre de nouvelles opportunités d’aides à la R&D

française. Toujours dans le cadre du programme Horizon 2020, a été lancé un autre appel à projets,

intégrant la robotique industrielle, « Factories of The Future » (Usines du Futur).

Des états généraux de la robotique seront également organisés, chaque année, en marge du salon

européen Innorobo, afin de fédérer la filière robotique, d’évaluer et donner une visibilité aux actions

engagées. Autre action en faveur de la création d’une filière robotique structurée : la création d’un

Comité robotique « filière de demain » autour de Cap Robotique (sous-filière de Cap digital) et

du Groupe de recherche robotique (le GdR Robotique) et des structures les plus actives dans le

domaine de la robotique (collectivités, ministères et grands groupes industriels). Celui-ci, dans un

souci de mise en réseau de partenaires, produira un annuaire de fournisseurs robotiques français en

matériel et en logiciel. Les deux syndicats professionnels Syrobo (robotique de service) et Symop

(robotique industrielle) conservent leur spécificité et leur autonomie tout en jouant un rôle fédérateur

aux côtés des structures précédemment citées.

Enfin, la formation sera renforcée afin d’anticiper les demandes en compétences de la filière

robotique, et un travail sera engagé afin d’étudier l’opportunité d’avoir des diplômes de référence en

robotique de reconnaissance internationale. Ces formations viendront s’ajouter aux nombreuses

compétitions de robotique qui s’effectuent chaque année pour permettre aux passionnés d’échanger

leurs connaissances. La compétition la plus connue en France est certainement la coupe de France

de robotique qui a ensuite fondé Eurobot.

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Echo du déploiement de la filière robotique française sur les écosystèmes régionaux

Trois régions ont été retenues pour bénéficier du déploiement du plan robotique, à savoir,

les Régions Midi-Pyrénées, Rhône-Alpes et Ile de France. Ces régions bénéficient d’un écosystème

local très favorable à l’émergence de projets collaboratifs. Elles ont depuis longtemps engagé des

politiques publiques de soutien à la filière robotique. Le programme France Robots Initiatives y

interviendra, notamment par le biais d’un soutien à la création de clusters et de grappes

d’entreprises ; un soutien déjà présent à Toulouse avec le cluster Robotics place, et à Bordeaux avec

les clusters Aethos et Aquitaine Robotics.

La Région Nord-Pas de Calais également, s’organise au travers de la mise en place d’une

dynamique collective associant les acteurs économiques et académiques. Dans le cadre de l’appel à

projets H2020 Factories of The Future – Symbiotic human-robot collaboration for safe and dynamic

multimodal manufacturing systems, plusieurs acteurs régionaux (CITC, ENSAM, Geomnia) se sont

ainsi positionnés pour travailler conjointement au sein d’un consortium européen sur les

problématiques d’interaction homme-machine (Projet RoboTISM : Intuitive and Safe Human-Robot

Interaction/Cooperation for Smart

Manufacturing).

Le Nord-Pas de Calais est également la

première région à avoir organisé en lien avec

Festo, le concours robotique mobile en France

(métier existant à l’international dans le cadre

de World skills). En outre, le démonstrateur

de l’usine du futur, SmartFabrik, situé dans le

centre de Lille de l’Ecole Nationale Supérieure

d’Arts et Métiers ParisTech (ENSAM) et piloté

par le CITC, illustre particulièrement les

usages possibles de cette robotique

collaborative et agile.

Plateforme Smart Fabrik © CITC-EuraRFID

2. Trois marchés pour un levier de croissance

La robotique se développe fortement dans trois grands marchés. Le marché de la robotique

industrielle, regroupe tous les robots à vocation de production. Il est mature, et encore en évolution

depuis de nombreuses années. Le deuxième marché, celui de la robotique militaire et

aérospatiale s’élargit désormais aux applications civiles de surveillance notamment avec les drones

civils. Enfin, le troisième marché, celui de la robotique personnelle et de services, est en pleine

émergence. Des robots d’assistance à la personne et compagnons ludiques sont ainsi mis en œuvre

par les différents acteurs mondiaux.

2.1. La Robotique industrielle

La robotique industrielle, qui concerne l’ensemble des robots à vocation de production, est déjà un

marché mature, dominé par le Japon et l’Allemagne. Marché historique de la robotique, qui a été

propulsé par l’industrie automobile, il a été dépassé depuis 2009 par la robotique de services.

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Toutefois, la robotique industrielle continue d’évoluer. IFR estime qu’entre 2014 et 2016, les

installations de robots industriels devraient augmenter de 6 % en moyenne par an1.

Au-delà des bras manipulateurs autonomes pour réaliser des tâches répétitives à haute cadence, ou

des chariots sans conducteur qui suivent des

trajectoires fixes, l’offre évolue désormais vers des

robots capables d’intervenir dans des milieux à

risques comme le nucléaire, de manier des objets

lourds et d’assembler de très petites séries. A la

recherche de ce type de robot, l’opérateur pétrolier

Total a ainsi lancé début 2014 une compétition

mondiale visant à créer un robot de surface

autonome pour le maintien et l’inspection des sites

d’exploitation d’hydrocarbures. Challenge Argos © Total

La robotique industrielle se décline également désormais à travers des robots plus abordables pour

les petites entreprises désireuses d’automatiser et sécuriser leur chaîne de production, comme le

robot Baxter, conçu par Rethink Robotics. Baxter est destiné aux petites entreprises qui souhaitent

s’offrir un robot industriel très perfectionné à moindre coût (moins de 20 000 €). Il est facile

d’utilisation, il n’est pas nécessaire que ce soit un technicien qui le manipule afin de le programmer.

Baxter © Rethink Robotics

Autre tendance : la cobotique, qui vise à passer des

robots industriels aux robots assistants, coopérants et

co-opérateurs, capables d’identifier, détecter et suivre

l’homme. Cette branche tire profit des progrès de la

robotique de services pour la transposer en milieu

industriel. Le 20 février dernier, l'avionneur Airbus

annonçait l'arrivée dans son usine espagnole de Cadix,

d’un robot léger et collaboratif opérant sur l'une des

chaînes d'assemblage des pièces de l'A380 aux côtés des

opérateurs afin d’effectuer des opérations à faible valeur

ajoutée, comme le pré-positionnement ou maintenir des

1 IFR. World Robotics 2013 Industrial Robots. [URL : http://www.ifr.org/industrial-robots/statistics/]

Hiro, le robot fabriqué par l’entreprise japonaise Kawada

choisi par Airbus ©Airbus

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éléments entre eux. L'objectif pour Airbus : réduire les coûts de production et permettre aux

compagnons de se consacrer à des tâches à plus haute valeur ajoutée.

Le Cobot A6.15 de RB3D est un robot collaboratif d’assistance aux gestes et aux efforts

pour réduire le risque de TMS en production. Créer avec l'aide du CEA LIST et du Cetim,

il est le premier véritable « cobot » industriel français.

Le coût global des robots industriels a été divisé par quatre entre 1990 et 2003, et ces robots

représentent 38 % du marché de la robotique, soit 800 000 robots au total, dont 50 % sont présents

au Japon, 31 % en Europe et 14 % en Amérique du Nord.

KUKA Roboter est l’un des leaders mondiaux en matière de fabrication de robots et de systèmes

d'automatisation. Leurs produits sont utilisés, entre autres, par Renault, Peugeot, Citroën, GM,

Chrysler, Ford, Porsche, BMW, Audi, Mercedes-Benz, Volkswagen, Harley-Davidson ou Boeing,

Siemens, IKEA, Nestlé, Budweiser et Coca-Cola.

2.2. La Robotique militaire et aérospatiale

La robotique militaire et aérospatiale s’adresse historiquement à la défense, mais son champ

d’intervention s’élargit peu à peu aux applications civiles de sécurité et de surveillance. Dans cette

catégorie, les drones représentent la majeure partie des développements.

Au niveau du positionnement des acteurs internationaux, les Etats-Unis sont principalement

présents, en raison d’investissements massifs pour le développement de la robotique dans l’armée.

La société Boston Dynamics, qui vient d’être rachetée par le géant Google, est spécialisée dans la fabrication de robot dynamique et de logiciel de simulation.

Son robot BigDog est un exemple époustouflant de ce qui est possible d’accomplir en robotique militaire. Il peut marcher, courir et porter des charges lourdes sur tout type de terrain.

Robot BigDog © Boston Dynamics

Boston Dynamics a fabriqué parallèlement un robot humanoïde2 qui peut avancer sur des terrains accidentés, l’Atlas. Etant donné qu’il marche sur deux « pieds », les « mains » sont libres pour soulever et manipuler son environnement. Si besoin, il peut escalader avec les mains et les pieds. Il est commandé grâce à 28 actuateurs hydrauliques. Ce robot a notamment concouru pour le DARPA Robotics Challenge qui a lieu pendant l’été 2013. Atlas permet également d’effectuer des missions de reconnaissance dans des milieux hostiles à l’humain (milieu radioactif par exemple).

2 Un robot humanoïde est un robot ressemblant de près à l’Homme : il est bipède, possède deux bras, une

tête.

A6.15, un des "cobots" de RB3D © RB3D

Robot Atlas © Boston Dynamics

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SandFlea est encore un robot fabriqué par Boston Dynamic. C’est un petit robot de moins de 5kg qui peut rouler sur des surfaces planes et sauter par-dessus un obstacle. Ainsi, il peut sauter sur le toit d’une maison. Il est équipé d’une caméra pour effectuer des missions de reconnaissance. Il utilise la stabilisation gyroscopique pour rester droit pendant le vol et offrir une bonne vision avec la caméra.

SandFlea © Boston Dynamics

Le Robonaut 2, autre robot humanoïde pour l’aérospatiale cette fois, a été conçu par la NASA en collaboration avec General Motors pour assister les humains lors des situations périlleuses, comme les sorties extravéhiculaires.

Robonaut 2 © NASA

Du côté des drones, la société française Parrot est

bien positionnée sur le marché mondial, grâce

notamment à ses drones civils, comme

l’AR.Drone2.0, qui possède de nombreuses

applications ludiques comme l’enregistrement de

vidéos HD.

Mais, si le secteur civil représente le plus fort potentiel de croissance, le marché militaire reste

dominant : il devrait passer de 6,6 milliards de dollars en 2013 à 11,4 milliards de dollars en 2022. Il est

fortement avancé aux Etats-Unis où de nombreuses expérimentations ont lieu. Ainsi, le démonstrateur

de drone de combat furtif de l’US Navy X-47B, après avoir mené à bien son catapultage du porte-avions

George H. W. Bush, a réussi en juillet 2013 deux appontages entièrement automatisés, une première

dans l’histoire de l’aéronavale. Le marché est également très avancé en Israël, premier pays

exportateur mondial avec des ventes de 4,6 milliards de dollars, entre 2005 et 2012, soit 1,5 fois plus

que les Etats-Unis.

AR.Drone2.0 © Parrot

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2.3. La Robotique personnelles et de services

La France de son côté tend à s’orienter globalement vers la robotique de service (à usage personnel

ou professionnel), un marché qui pourrait atteindre 26 milliards de dollars dès 20153 et pour lequel

les enjeux tournent principalement autour de l’aide à la personne. Le Japon est le pays le plus avancé

sur le plan des technologies d’aide à la personne (environ 50 % des robots de la planète sont là-

bas), mais c’est aussi le pays qui compte le plus de centenaires (23 000).

Projet Kirobo

Kirobo est un petit robot japonais de 34 cm développé dans le cadre du projet japonais "Kibo Robot Project" (Robot espoir). Kirobo a été envoyé en aout 2013 dans la station spatiale internationale (ISS) pour étudier l'apport des robots dans le cadre des missions spatiales. Il sera notamment chargé de discuter avec le commandant Wakata Koichi et lui tenir compagnie.

Kirobo est capable d’entretenir une conversation de façon naturelle en Japonais et va permettre d’étudier dans quelle mesure un robot peut apporter un soutien moral aux personnes isolées sur Terre ou dans l’espace. Kirobo © Tomotaka Takahashi

Roboticbed – Panasonic

L’entreprise japonaise Panasonic a créé un lit médicalisé qui peut se transformer en fauteuil roulant. Il permet à une personne à mobilité réduite de se déplacer librement. En effet, plus besoin d’aide pour passer du lit au fauteuil roulant puisque le lit est le fauteuil roulant. Ce lit a été présenté à la 36ème International Home Care & Rehabilition Exhibition (HCR 2009) qui a eu lieu à Tokyo du 29 Septembre au 1er Octobre 2009.

Roboticbed © Panasonic

3 Source : France Robots Initiatives ; chiffres d’Erdyn)

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Romeo – Aldebaran Robotics

Aldebaran Robotics est l’entreprise française qui a conçu le robot Nao, qui depuis sa 1ère version aboutie, a beaucoup été utilisé à des fins pédagogiques avec des enfants autistes par exemple. Son successeur, Romeo est un robot humanoïde d’une hauteur de 1m40 pour 40kg, capable de marcher, parler et voir en 3 dimensions. Son regard a été travaillé de façon à ce qu’il puisse se focaliser sur une chose afin d’avoir une meilleure interactivité face à individu notamment. A terme, il devrait pouvoir se substituer à une véritable aide à domicile, avec les possibilités faire les courses, aider à faire à manger, rappeler la prise de traitement au patient, ou encore s’inquiéter de l’état de la personne. Romeo est utilisé actuellement comme plateforme de recherche, quatre prototypes ont déjà été achetés par des laboratoires Européens.

Romeo conçu par Aldebaran Robotics © Domadoo

Asimo - Honda

Asimo qui signifie Advanced Step in Innovation Mobility, est également un robot humanoïde conçu par Honda pour assister les personnes à domicile. Il peut marcher, courir, monter les escaliers, apporter un plateau, ouvrir une bouteille. Il est notamment utilisé par l’entreprise Honda pour faire l’accueil et par Toyota pour faire visiter son musée.

Asimo © Honda

Rewalk – Argo Medical Technologies

Argo Medical Technologies est une start-up israélienne qui a un conçu un exosquelette qui permet aux paraplégiques de remarcher, le Rewalk. Il permet aux personnes atteintes de lésions médullaires, de marcher, se lever et s’asseoir avec un effort minime. Pour le commander, il faut appuyer sur un petit bouton placé sur l’un des béquilles puis se pencher en avant pour avancer. Le capteur d’inclinaison utilisé est la même technologie que celle utilisé pour le Segway.

L’appareil est disponible en Europe depuis mai 2011 et autorisé aux Etats-Unis par la FDA (US Food and Drug Administration) depuis février

2013.

Rewalk © Argo Medical Technologies

HAL – Cyberdyne

Le robot HAL, pour « Hybrid Assistive Limb », conçu par la société

japonaise Cyberdine, est également un exosquelette qui permet

d’améliorer les capacités physiques. Il peut permettre à des personnes

dont les muscles sont abîmés de marcher ou bien d’aider une personne

à faire un travail pénible. Contrairement au Rewalk, ce sont des

capteurs situés sur les muscles qui permettent de commander HAL. En

effet, ces capteurs posés sur la peau interceptent les impulsions

électriques envoyées par les nerfs aux muscles. L’engin moteur est

ainsi contrôlé pour déplacer l’articulation à l’unisson avec les

mouvements musculaires du porteur. L’appareil est uniquement

disponible en location au Japon.

HAL © Cyberdyne

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Robotic Phlebotomist – Veebot

Conçue par la start-up américaine Veebot, le Robotic Phlebotomist permet de faire des prises de sang. Il repère la meilleure veine avec un capteur infrarouge puis guide l’aiguille grâce à un système à ultrasons. La machine permet de faire un prélèvement en moins d’une minute avec un taux de réussite de 83% (qui peut être augmenté jusqu’à 90%)4.

Robotic Phlebotomist © Veebot

Rosa – Medtech

Medtech est une entreprise française qui a conçu un robot pour assister les chirurgiens. Sa dernière innovation, le dispositif Rosa, dispose des avantages des robots médicaux, mais au service de la neurochirurgie. C'est-à-dire qu'il apporte un certain confort de travail. Il ne remplace pas les médecins mais les assistent dans les tâches les plus délicates lors des interventions dont la précision est primordiale. Ainsi, une fois les données préopératoires planifiées, les chirurgiens opèrent à distance, guidés par l'image. Medtech est parvenu à obtenir 4,5 millions d'euros de fonds. Ils ont pour but de permettre un déploiement à plus grande échelle. Car la France n'est pas le seul pays visé. Les États-Unis sont aussi en ligne de mire tout comme le développement commercial à l'étranger en général. Seule ombre au tableau, le coût onéreux de la machine : 500 000 euros.

Diya One – Partnering Robotics

Le robot Diya One a été conçu par la startup Partnering Robotics comme un robot de services entièrement dédié à l’équilibre des environnements intérieurs : purification de l’air, gestion de l’énergie et télésurveillance. Diya One est capable de naviguer de façon autonome dans différents environnements y compris ceux comportant des obstacles et des évènements inattendus. La plateforme sur laquelle est basée l’intelligence de Diya One est ouverte dans le but de pouvoir accueillir les différentes technologies mises au point par ses partenaires

3. Apporter une réponse aux défis technologiques

Un certain nombre de défis restent encore à relever pour que ces plans nationaux poussent la

robotique à son apogée, notamment du point de vue des avancées technologiques : les robots ne

sont pas encore pleinement autonomes, mobiles, interactifs et intelligents.

La question de l’autonomie énergétique demeure primordiale, notamment pour les nouvelles

applications telles que l’intervention en milieux hostiles, et notamment dans un contexte de quête

d’alternatives aux énergies fossiles. Les batteries et les piles à combustibles font ainsi l’objet de

développements constants. Une équipe de recherche japonaise a ainsi mis au point un drone sous-

marin alimenté par une pile à combustible5. D’autres projets portent sur les systèmes auto-alimentés

comme les cellules photovoltaïques. La piste biologique est également explorée. En 1998, un

chercheur de l’université de Floride, le Dr. Stuart Wilkinson, a mis au point un « gastrobot », c’est-

à-dire un système capable de produire de l’énergie en absorbant des matières organiques. Le robot

créé, « Chew chew », utilise des bactéries pour décomposer sa « nourriture » et la transformer en

électricité.

4 Cf. http://www.metronews.fr/high-tech/un-robot-champion-des-prises-de-sang/mmhh!X3hh3pqA6GYk/ 5 Programme JHFC (Japan Hydrogen & Fuel Cell Demonstration Project). Pour plus de détails, voir le site :

http://www.jari.or.jp/Portals/0/jhfc/e/jhfc/index.html

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Chew Chew, gastrobot de l'Université de Floride ©

Les robots sont attendus sur des applications dont les milieux sont très variés : terrestres, marins,

sous-marins ou aériens. Ils devront

être capables d’opérer dans des

contextes parfois extrêmes. Leur

mobilité et leur solidité font donc aussi

l’objet de développements. Un

exemple de projet de recherche

spectaculaire dans la mobilité des

robots est le Big dog de la société

Boston Dynamics, mis au point en

2005 en collaboration avec plusieurs

laboratoires. Ce robot quadrupède est

capable de porter 150 kg sur la plupart

des types de terrains. Son

déplacement est contrôlé par son

ordinateur embarqué, qui gère les

informations d’orientation, d’équilibre

et de terrain captées autour du robot. Big Dog © Boston Dynamics

L’interaction avec un interlocuteur est un enjeu également important, car les robots vont être

amenés à devenir les « compagnons » des hommes, à la fois dans une optique de loisirs, et dans

des applications liées à la sécurité ou à la santé. Les technologies de synthèse et de reconnaissance

vocales sont efficientes, cependant aucun système n’est actuellement capable d’interagir pleinement

avec son utilisateur. Le champ de l’interprétation humaine fait l’objet d’importants travaux, les modes

de communication interactifs homme-machine non verbaux comme les gestes, les contacts,

l’expression des yeux et du visage sont à l’étude pour améliorer la communication homme-machine.

Le Traitement Automatique des Langues (TAL) est en France un domaine de recherche combinant la

linguistique, l’informatique et l’intelligence artificielle. Une communauté de chercheurs et

d’industriels est constituée depuis 1959 autour de l’association pour le traitement automatique des

langues, ATALA. Les premiers outils connus du grand public dans ce champ technologique sont les

traducteurs automatiques et les correcteurs d’orthographe.

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La recherche de l'interaction homme-robot, la robotique collaborative, en est encore à ses débuts :

les robots peuvent ne pas détecter la présence d'un humain, identifier un être humain ou dialoguer

avec un être humain. Il est intéressant de se pencher sur les opportunités qu’offre la RFID comme

solution à tous ces problèmes. En robotique industrielle par exemple, étant donné que de nombreux

travailleurs portent déjà des

étiquettes RFID, cette

technologie pourrait alors être le

moyen le plus évident pour

permettre aux robots

d’identifier les individus. Des

chercheurs du laboratoire en

Informatique et Intelligence

Artificielle CSAIL du MIT se

penchent ainsi sur la question. À

l'Université de Calgary, les

chercheurs du laboratoire

Interactions Lab mettent eux au

point un moyen pour les robots

de communiquer avec les gens

et d'autres robots via des tags

RFID codés avec des messages.

Enfin, le robot EL-E, qui est

développé au Healthcare

Robotics Lab de Georgia

Institute of Technology’s, conçu

pour agir comme un assistant

pour les personnes ayant une

déficience physique, se sert des bracelets RFID que portent les personnes, et des étiquettes RFID

sur les bouteilles de médicaments, afin de les identifier. EL-E peut ensuite donner le bon traitement

à la bonne personne. Selon les chercheurs, le robot aurait correctement attribué le médicament dans

90 % des essais, et aurait su détecter son erreur dans les autres cas.

Robot EL-E © Georgia Institute of Technology's

En dehors de cela, la mise en œuvre des fonctionnalités du robot, au-delà de ses capacités physiques,

de la perception de son environnement et de son utilisateur, est essentiellement logicielle. Le

système informatique du robot, appelé «intelligence artificielle», sert à répondre aux besoins de

son utilisateur. Il est au cœur de l’efficience du robot, reçoit les informations de ses capteurs,

optimise ses mouvements et lui permet d’accomplir ses tâches. Pour cela, en termes de logiciels, la

recherche produit aujourd’hui des systèmes capables de déclencher leurs propres évolutions. Les

programmes ne décrivent plus seulement la codification de tâches unitaires, mais ils permettent

d’adapter leurs traitements, ils peuvent « apprendre ». C’est ainsi qu’une équipe de l’université de

Herfordshire au Royaume-Uni réalise l’apprentissage de la parole au robot iCub, de façon comparable

à l’acquisition de la parole d’un jeune enfant. En France, la Société Aldebaran Robotics a mis au point

un robot compagnon et d’aide au quotidien équipé d’un système de reconnaissance vocale et des

visages.

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Robot iCub © Robotcub

4. L’Internet des robots… le futur de la robotique ?

Les développements actuels conjugués en matière d’Internet des Objet, de cloud computing, et d’une

nouvelle génération d’objets connectés autonomes et intelligents, laissent présager qu’à terme, la

robotique se développera à travers un réseau de robots connectés. Le Commissariat général à la

stratégie et à la prospective6, imagine ainsi qu’après 2020, c’est un « Internet des robots »,

représenté par une intelligence décentralisée, qui succéderait à l’Internet des Objets, et se

matérialiserait à travers la multiplication des voitures sans chauffeur, des robots domestiques, des

drones, etc.

L’Internet des Robots, est un concept qui imagine que dans le futur, les robots seront à même de

communiquer entre eux et avec leur environnement afin d’agir et d’évoluer de manière autonome

par la transmission d’informations.

Ce concept d’Internet des Robots prend forme, notamment au cœur de l’initiative RoboEarth, qui a

été financée par l’Union européenne pendant une durée de 4 ans. L’objectif de ce projet, regroupant

35 chercheurs, étaient de créer un réseau mondial d'informations réservé exclusivement aux robots

et d'établir les normes du langage commun utilisé par toutes ces machines. Au terme de ces 4 ans,

RoboEarth a développé une banque de données en ligne, sur laquelle des robots peuvent trouver des

informations sur leurs tâches quotidiennes, approfondir leurs connaissances et échanger des savoirs.

RoboEarth a ainsi permis à des robots de partager des mises à jour de cartes GPS, de télécharger

un ensemble de tâches et ensuite de les réaliser.

6 Note d’analyse - Internet : prospective 2030, Commissariat général à la stratégie et à la prospective, juin 2013 [URL : http://www.strategie.gouv.fr/blog/2013/06/internet-prospective-2030-note-danalyse-02-juin-2013/].

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Un démonstrateur est actuellement exposé à Eindhoven aux Pays-Bas, afin d’illustrer cet Internet

des robots en contexte hospitalier. Quatre robots sont connectés entre eux afin de soigner des

patients et qu’un robot apprenne des tâches à un autre robot.

Chaque robot pourra ainsi stocker, télécharger et diffuser les informations qui lui seront nécessaires

et seront nécessaires aux autres. Cela permettra aux «créateurs» de robots de ne pas se limiter à

leurs seuls talents de développeurs et à un nombre limité de programmes, et chacun pourra utiliser

le travail des autres pour que son robot devienne plus «intelligent».

L'apprentissage, la possibilité pour les robots d'apprendre de leurs expériences et de le faire partager

aux autres, est même le cœur du projet RoboEarth : «L'objectif de RoboEarth est de permettre aux

systèmes robotiques de bénéficier de l'expérience des autres robots, ouvrant la voie à des

programmes rapides dans la capacité cognitive des machines et dans leur comportement et de façon

ultime en permettant une interaction homme-machine plus subtile et plus sophistiquée».

Ce principe de transmission se retrouve également au cœur du robot PR2 de la société Willow

Garage : contrairement aux robots industriels programmés une fois pour toutes, PR2 est comme un

enfant, ignorant de tout, mais doté d'une immense capacité d'apprentissage. Il suffit pour l'éduquer

d'écrire pour chaque activité une application spécifique, et de la charger à distance, via Wi-Fi, dans

son ordinateur de bord. Plusieurs tests sont des succès : tâches domestiques (servir une bouteille

particulière, ramasser les verres vides, plier des serviettes, ranger, et même jouer au billard !

C’est en 2010 que la notion de « Cloud Robotics », l’application du Cloud computing aux robots, a

été prononcée, par James Kuffner de Google, afin de décrire une nouvelle approche de la robotique

qui tire parti de l'Internet en tant que ressource pour le parallélisme et le partage des vastes

ressources de données. Le géant de l’Internet possède depuis une « Google Cloud Robotics Team »,

proche de la société Willow Garage, et il est bien placé pour s’imposer dans ce domaine, notamment

grâce au système d’exploitation Open Source ROS (Robot Operating System) qui permet d’exploiter

des services cloud fournis par le robot : reconnaissance d’objets avec Goggles, géolocalisation,

reconnaissance vocale, traduction et reconnaissance de caractères, etc. autant d'outils qui ajouteront

de l'intelligence au robot. ROS est utilisé dans de nombreux robots : PR2 donc, mais aussi Baxter,

Nao, Care-O-Bot, Reem-C, Amigo, etc. Google a par ailleurs fait l’acquisition récemment de huit

sociétés travaillant dans le domaine de la robotique : Schaft, Industrial Perception, Redwood

Robotics, Meka Robotics, Holomni, Bot & Dolly, Autofuss, et Boston Dynamics.

Le « Cloud robotics » fait en outre désormais partie des programmes de recherche en robotique de

nombreux campus universitaires, dont l'Université Drexel de Philadelphie et l'Université du

Minnesota. Les principaux objectifs de cette utilisation du cloud sont de deux ordres : grâce aux

capacités de traitement de données et de stockage offertes, le cloud libère le robot de cette

technologie embarquée, et ensuite, il permet aux robots de communiquer et de partager des données

entre eux. De fait, le Cloud permet d’améliorer l’automatisation et la robotisation pour la fabrication,

les soins de santé, le transport, la logistique, la sécurité, l'agriculture, et de nombreuses industries

connexes.

General Electric a lancé en parallèle le concept de l’Industrial Internet, qui a pour but de créer une

convergence entre les machines et les données dans l’industrie. Appliqué aux secteurs de l’aviation,

de l’énergie, de la santé, du transport ferroviaire, et aux solutions de carburants, cet Internet

industriel pourrait augmenter le PIB mondial de 10 à 15 trillions de dollars d’ici 20 ans et

considérablement altérer les compétences requises pour la main d’œuvre industrielle.

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Éléments clé de l' « Industrial Internet » © GE

Le CITC-EuraRFID s’est engagé depuis 2012 dans le développement de cet Internet des Robots et a

engagé des investissements technologiques en robotique industrielle (au cœur du démonstrateur

Smart Fabrik), en robotique de services (au sein de la SmartHome) et en robotique mobile. Le robot

Nao est par exemple utilisé en tant qu’interface homme-machine afin de fournir des alertes CO2 et

COV, servir d’actionneur température, et surveiller la maison.

Nao vous accueille dans la SmartHome ©CITC-EuraRFID

5. Attention cependant…

Hormis ces progrès technologiques à réaliser, le développement de nouveaux marchés ne pourra

être possible qu’une fois les robots définitivement acceptés par le grand public, en particulier dans

les domaines de la défense et de la sécurité, et grâce à une réglementation concertée ou la

publication d’une charte éthique ou déontologique prenant en compte les interrogations et les

responsabilités sociétales quant à la place des machines dans notre société et sur leur utilisation au

regard des droits de l’homme (respect de la vie privée, dignité humaine, protection des données à

caractère personnel).

Acceptation par le grand public

En Europe, le robot en général intrigue et suscite beaucoup d’interrogations. Il peut également être

mal perçu. En effet, lors de l’introduction des premiers robots industriels en France, ceux-ci ont

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immédiatement été perçus comme des destructeurs d’emplois, en remplaçant les ouvriers sur la

chaîne. En 2012, 74% des Français pensaient que les robots « volent le travail des gens », d’après

une étude TNS SOFRES pour la Commission Européenne.

A contrario, en Asie et en particulier au Japon et en Corée, les robots sont depuis longtemps dans

les mœurs. Ainsi, dès 2006, un article du New York Times annonce que d’ici 2015 à 2020 tous les

foyers sud-coréens possèderont un robot.

Limitations éthique et juridique

Aujourd’hui les robots fabriqués pour l’armée sont principalement utilisés pour faire de la

reconnaissance, ouvrir la marche aux soldats et porter des charges lourdes. Cependant, il est possible

de munir d’armes ces robots. Ainsi, les robots SWORDS (Special Weapons Observation remote

Reconnaissance Direct action System) et MAARS (Modular Advanced Armed Robotic System) sont

équipés d’une mitrailleuse qui peut être remplacée par un bras articulé. L’ONU et plusieurs

organisations non gouvernementales s’intéressent de près aux robots autonomes munis d’armes

létales, ces engins qui auraient la capacité de choisir et de tirer sur des cibles sans aucune

intervention humaine. Le 29 mai dernier, lors de la 2nde session du Conseil des droits de l’homme

des Nations Unies à Genève, Christof Heyns, rapporteur spécial de l’ONU sur les exécutions

extrajudiciaires, sommaires et arbitraires, présentait son rapport sur ces robots (Report - Office of

the High Commissioner for Human Rights). Il recommanda aux gouvernements de cesser le

développement de ce type de robots et demanda l’établissement d’un groupe de haut niveau pour

l’élaboration d’un traité international.

En ce qui concerne les drones à utilisation civile, ils sont, quelle que soit leur taille, classés dans la

catégorie des avions. Ils subissent de fait des contraintes réglementaires telles, que la mise sur le

marché, notamment en Europe, est très longue et nécessite de nombreuses procédures

administratives. Actuellement, seuls les vols à vue pour les minidrones échappent à cette

réglementation. Pour le vol des autres drones ou pour les vols hors vue, les utilisateurs sont tenus

de demander une autorisation de vol aux autorités compétentes. Dans le cas d’un utilisateur et d’un

drone bien connu des autorités, la procédure d’autorisation ne durera qu’une semaine. En revanche,

si l’utilisateur et/ou le drone sont inconnus, la procédure pourra durer plus d’une année. L’utilisation

des drones reste donc très limitée et contraignante, ce qui réduit leur utilité et empêche le

développement du marché.

Nao © Aldebaran Robotics

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Pour aller plus loin

Rapport - France Robots Initiatives, Ministère du redressement productif, Mars 2013 [URL:http://www.redressement-productif.gouv.fr/files/France_Robots_Initiatives.pdf]*

Rapport - Office of the High Commissioner for Human Rights, United Nations, Mai 2013 [URL:http://www.ohchr.org/Documents/HRBodies/HRCouncil/RegularSession/Session23/A-HRC-23-47_en.pdf]

Le Symop (Syndicat des machines et technologies de production) [URL:http://www.symop.com]

Le Syrobot (Syndicat de la robotique de service professionnel et personnel) [URL:http://www.syrobo.org/]

La Fédération Internationale de Robotique (IFR) [URL:http://www.ifr.org/

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A propos : Le CITC-EuraRFID

L’expert des technologies sans contact et de l’Internet des

Objets

Centre de ressources, de formations, de conseils, d’expertises et d’expérimentations, le CITC-EuraRFID

initie, pilote et accompagne de nombreux projets relatifs aux technologies d’identification, de

traçabilité, de mobilité, et de géolocalisation.

Initié par le Conseil Régional, Lille Métropole Communauté Urbaine et l’État, le CITC-EuraRFID fédère

et anime un Cluster, centré sur l’Internet des Objets et les technologies sans contact. Le CITC-EuraRFID

compte aujourd’hui plus de 70 membres : « Intégrateurs, offreurs ou utilisateurs de solutions trouvent

chez nous de nombreux services à haute valeur ajoutée. Les entreprises, qu’elles soient grandes ou

petites, peuvent par ailleurs jouir d’un réseau dynamique dans le domaine de l’Internet des Objets pour

gagner en compétitivité et bénéficier de notre expertise, de nos ressources et de notre savoir-faire ».

Chekib GHARBI, Directeur Général du CITC.

Les technologies sans contact : NFC, RFID, Bluetooth, Zigbee, capteurs, s’intègrent aujourd’hui dans de

nombreux projets innovants. Elles trouvent toute leur utilité dans des projets de gestion de flux de

personnes ou d’objets, de transactions sécurisées, de contrôle d’accès, de billetique, d’inventaire, de

construction de bâtiments intelligents, d’optimisation de la gestion des fluides… C’est pourquoi un

grand nombre d’entreprises de tous les secteurs s’en emparent avec l’aide du CITC autour des notions

de smart grid, smart building, smart home, smart health, transport intelligent, smart cities.

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