C'est dangereux de construire des choses que vous klutz, mais les robots du MIT vous sauveront

Aug 21, 2023

Vous souvenez-vous de l'époque où tous les meubles étaient fabriqués sur mesure ? Oui, moi non plus. De nos jours, tout est question d'abordabilité grâce à la production de masse. Je suis autant fan du design scandinave moderniste et des boulettes de viande bon marché que quiconque, mais les meubles produits en série sont par définition un compromis : ils conviennent à tout le monde, ce qui signifie que ce n'est jamais exactement ce que vous voulez. Mais les meubles sur mesure qui conviennent parfaitement à votre espace et à votre style coûtent cher, car leur production nécessite une quantité importante de compétences et d'équipement.

Au laboratoire d'informatique et d'intelligence artificielle du MIT, qui est vraisemblablement peuplé de chercheurs essayant d'acheter des meubles pour leurs appartements de Cambridge trop chers et trop petits, les chercheurs ont développé un système appelé AutoSaw qui résout (presque) tout le problème du mobilier. AutoSaw peut vous aider à choisir un nouveau meuble, à le personnaliser selon la forme et la taille que vous souhaitez, puis à le construire avec une équipe de robots selon vos spécifications exactes.

Les utilisateurs conçoivent leurs meubles à l'aide d'une interface (rangée du haut) qui affiche également la répartition des contraintes sur les pièces (au milieu) et leurs déformations élastiques (en bas).Image : MIT CSAIL

AutoSaw se compose de quatre étapes. La première consiste à créer des modèles de meubles à l'aide d'une application de conception spéciale. Les chercheurs disent que cette étape est mieux laissée à des experts humains qui connaissent réellement une chose ou deux sur la menuiserie, car elle implique de proposer des conceptions qui peuvent être fabriquées et assemblées avec les matériaux et les techniques disponibles.

Une fois que vous avez les modèles, vous pouvez entrer et jouer un peu avec eux. AutoSaw comprend une interface conviviale qui fournit des curseurs pour ajuster des paramètres tels que la longueur et l'espacement des jambes, ainsi que la taille et la forme de la surface supérieure des tables. Vous pouvez également utiliser des paramètres pour les modèles de chaises et de cabanons, et si vous êtes très ambitieux, même une terrasse extérieure. Lorsque vous avez la conception que vous souhaitez, AutoSaw simule pour vous la répartition des contraintes et la déformation élastique avant que tout ne soit finalisé.

La troisième étape est celle où les robots entrent en jeu. Avec des outils électriques. Maintenant, en tant que consommateur sujet aux accidents, vous n'avez plus qu'à prendre du recul !

Voici comment les chercheurs, une équipe du Distributed Robotics Lab du MIT dirigée par le professeur Daniela Rus, expliquent dans un article à paraître comment fonctionne AutoSaw :

Nous avons utilisé deux systèmes robotiques pour automatiser les processus de scie à découper et de scie sauteuse. Le processus de puzzle a été automatisé à l'aide d'un puzzle robotique développé précédemment. Ce robot puzzle est un Roomba Create modifié avec un puzzle installé au centre. Il utilise un système de positionnement Vicon pour l'estimation de l'état et un MPC et un algorithme de planification précédemment développés pour effectuer les coupes.

Le processus de tronçonnage nécessite l'automatisation de plusieurs robots. Deux Kuka Youbots soulèvent du bois et le placent sur la tronçonneuse. Chaque Youbot était équipé de pinces à plaintes spéciales. Les pinces permettent aux robots de serrer le matériau, d'entraîner le matériau dans une direction et sont perpendiculaires à l'axe principal du bois. Lorsque le bois est placé dans la pince, une force perpendiculaire au bois et parallèle à la pince peut amener la pince à déplacer sa prise. La tronçonneuse est automatisée en attachant un relais à la ligne 120V et un actionneur linéaire est attaché à la scie.

La sortie d'AutoSaw à ce stade est une pile de pièces qui nécessitent encore un peu de travail avant de pouvoir être assemblées. Le système n'inclut pas de perceuses, de sorte que les connexions cheville et trou impliquaient une étape manuelle que les chercheurs espèrent éventuellement automatiser. Nous devons également mentionner quelques autres contraintes : le robot scie sauteuse ne peut couper que des mousses (bien qu'il soit mis à niveau pour pouvoir manipuler du contreplaqué), et les youBots ne sont pas assez forts pour soulever des morceaux de bois beaucoup plus gros que 1x2 ou 1x3.

AutoSaw génère automatiquement des instructions d'assemblage (y compris des diagrammes visuels étape par étape), en fonction de la façon dont vous avez défini les points de connexion dans le modèle d'origine. Le système ne vous réprimande pas pendant le processus d'assemblage, ce qui le rend quelque peu irréaliste, mais vous pouvez généralement compter sur vos amis ou votre famille pour cela de toute façon.

Pour plus de détails, le co-auteur principal Jeffrey Lipton, post-doctorant au MIT CSAIL, a répondu à quelques-unes de nos questions par e-mail.

IEEE Spectrum : Pourquoi un expert doit-il faire partie de ce processus ? La conception de modèles de meubles ne peut-elle pas être automatisée d'une manière ou d'une autre ?

Jeffrey Lipton : Dire simplement "faites-moi une table" au logiciel est quelque chose qui est trop difficile à faire en ce moment. Le contexte est mal défini. Faisons-nous une table basse, ou une table de salle à manger, ou une table d'appoint ? C'est dans quel style ? Quels sont vos goûts et dégoûts personnels ? Où cela va t-il être? Qu'y a-t-il autour ? Nous utilisons des designers experts pour créer des modèles afin d'analyser l'espace de toutes les conceptions de table possibles en quelque chose qu'un profane peut explorer plus facilement.

Dans quelles situations l'étape de simulation me fournirait-elle des informations qui me feraient revenir en arrière et modifier mes paramètres de conception ?

Prenons l'exemple du pont. Regarder la simulation pourrait vous dire que vous devez construire des pylônes supplémentaires - vous ne seriez tout simplement pas en mesure de supporter suffisamment de personnes sur le pont sans eux.

Pourquoi avez-vous décidé d'utiliser une scie à tronçonner stationnaire et deux robots mobiles plutôt qu'une scie robotique mobile ?

À l'heure actuelle, il existe des machines industrielles qui supportent une scie à l'extrémité du bras du robot. Cependant, supporter une masse aussi importante à travers une chaîne cinématique aussi longue rend les robots lourds et coûteux. Au lieu de cela, nous nous sommes inspirés des charpentiers humains. Les humains ne tiennent pas une scie circulaire à bout de bras pour couper. Plutôt que d'utiliser de longues chaînes cinématiques, ils utilisent des points de référence locaux sur l'outil électrique pour obtenir des coupes précises. En utilisant la même technique, nous pouvons utiliser des robots mobiles beaucoup plus petits et plus légers.

On a vu IkeaBot assembler des meubles en 2013. A ce stade, que faudrait-il pour passer des matières premières aux meubles assemblés sans intervention humaine ?

La production de bout en bout sans humains n'est pas nécessairement notre objectif. À l'heure actuelle, nous nous concentrons sur le maintien de la main humaine à l'écart d'objets potentiellement dangereux comme les lames de scie. Il reste encore un long chemin à parcourir pour utiliser les plateformes de robots mobiles. Il faut ajouter des outils, notamment la perceuse (pour rendre les pièces aptes à s'assembler). Nous devrons également rendre les robots capables d'installer une partie du matériel comme les inserts filetés. Nous n'avons toujours pas intégré le ponçage et la peinture dans le système.

Vous dites que vous vous efforcez de "permettre la personnalisation de masse des éléments de menuiserie". Quelle est votre vision pour l'avenir ?

Nous imaginons qu'à l'avenir, les consommateurs n'auront plus à dépendre d'un nombre fixe de types de meubles différents pour leur maison. Si vous vivez dans un appartement exigu à New York, vous n'aurez pas à vous soucier de savoir si des meubles de forme conventionnelle conviendront à votre logement. Vous pourrez personnaliser la taille et la forme exactes de n'importe quelle chaise, canapé ou table en fonction de ce qui vous convient.