Robots et COVID-19 : neuf projets aux États-Unis automatisant des tâches dans des domaines critiques
En été 2020, le ministère américain de la Défense a chargé l'Institut ARM (Advanced Robotics for Manufacturing) de trouver des solutions robotisées pour atténuer la pandémie de coronavirus et créer une base technique pour réagir à de futures crises similaires. L'institut a mobilisé plus de 300 personnes pour recueillir des idées de projets.
À l'issue du concours, neuf projets ont été lancés, financés par le bureau du ministère de la Défense. Les projets se sont concentrés sur plusieurs domaines critiques, notamment la désinfection des locaux et des surfaces, le dépistage du coronavirus, la production et les procédures de contrôle qualité pour la fabrication d'équipements de protection individuelle (EPI), ainsi que l'utilisation de robots pour la construction de structures temporaires pouvant soutenir les efforts des hôpitaux.
« C'est un grand honneur pour nous que le ministère de la Défense nous ait confié la lutte contre le coronavirus. La réalisation rapide de ces projets et leurs résultats probants démontrent la capacité de l'Institut ARM à réagir rapidement aux besoins nationaux, en s'appuyant sur notre écosystème diversifié d'experts »
La responsable du portefeuille technologique de l'institut, Kara Mazzarini, a remercié les équipes de projet qui ont joué un rôle important dans les efforts de soutien au ministère de la Défense. Toutes les technologies seront affinées et déployées de manière à améliorer la réaction des États-Unis aux crises futures.
Production rapide d'équipements de protection individuelle
Les résultats de ce projet ont réduit le nombre d'opérateurs nécessaires et amélioré l'efficacité, raccourci les cycles, augmenté la capacité de production, renforcé la fiabilité grâce à la détection des défauts par vision artificielle et aux opérations robotisées avec contrôle visuel, ainsi qu'au recours à un module Edge AI proposé en tant que service afin de réduire les coûts initiaux d'équipement.
La pandémie a révélé de graves vulnérabilités dans la chaîne d'approvisionnement mondiale des fournitures médicales. Au début de la pandémie, les fabricants américains n'ont pas pu satisfaire une demande importante d'EPI, ce qui a entraîné des pénuries et des délais de livraison longs. Le projet améliore la production automatisée existante de masques aux États-Unis, y compris le contrôle visuel automatique par robots, la collecte et le tri, ainsi que l'emballage et la palettisation en fin de chaîne de production.
Équipe du projet : Siemens Corporate Technologies (chercheur principal), Henderson Sewing Machine Company, Yaskawa Motoman, HomTex.
Fabrication de masques sur mesure
Le projet permet de produire des masques personnalisés à l'aide de robots, à tout moment et en tout lieu. Cela a accru le recours à l'automatisation dans un secteur qui reste largement dépendant du travail manuel.
Le Centre de contrôle et de prévention des maladies a établi que les masques en tissu jouent un rôle vital pour ralentir la propagation du coronavirus, mais que l'offre ne peut pas satisfaire la demande. La couture robotisée pose un problème technique, car elle nécessite de manipuler des matériaux souples, une motricité fine et une reconnaissance précise des détails.
Équipe du projet : Siemens Corporate Technologies (chercheur principal), Henderson Sewing Machine Corporation, Sewbo Inc, Bluewater Defense, Centre d'innovation et de couture industrielle (ISAIC).
Robotique pour la fabrication de structures de grande taille
Pvilion pense que cette technologie permettra de mieux répondre aux besoins du ministère de la Défense et de produire des tentes. Les robots soulagent également les travailleurs. Le coronavirus a souligné la nécessité de déployer rapidement des espaces à pression négative. Ces structures gonflables se déploient rapidement par rapport aux tentes traditionnelles et conviennent parfaitement comme hôpitaux de campagne, installations de quarantaine et autres usages d'aide en cas de catastrophe naturelle ou à des fins militaires.
Cependant, la fabrication de ces structures est laborieuse. Elle pourrait être accélérée grâce à la robotique, qui aidera le personnel de production à déplacer et manipuler des matériaux lourds et souples. Le projet vise à développer une flotte de plateformes robotisées autonomes et contrôlées par l'homme. Cette technologie permettra à Pvilion de créer un « hôpital dans un conteneur de transport », qui peut être installé en 72 heures par une équipe de 8 à 10 personnes.
Équipe du projet : Institut polytechnique Rensselaer (chercheur principal) et Pvilion.
Automatisation de l'évaluation de la qualité dans la production d'EPI
Le projet a permis de créer une technologie pour élargir rapidement la base industrielle américaine dans la catégorie des EPI médicaux. Elle peut servir aux tests de pénétration de liquides, d'inflammabilité et d'imperméabilité. Elle est aussi utilisée dans l'automatisation de laboratoire, la fabrication de dispositifs médicaux, de produits biopharmaceutiques, voire de meubles et de vêtements.
Les procédures de contrôle qualité des EPI sont laborieuses et chronophages. Le test d'échantillons est devenu une priorité, non seulement dans les usines de fabrication, mais aussi dans les centres médicaux. Le projet visait à développer un système robotisé pour automatiser les tests de contrôle qualité des EPI, ce qui a permis d'accroître la productivité et l'efficacité aux États-Unis.
Équipe du projet : Université Northeastern (chercheur principal), Merrow Manufacturing et Boston Engineering.
Application robotisée de revêtements antimicrobiens en cuivre
Le projet a abouti à un robot semi-automatique de projection à froid prêt pour la production, assurant l'autodésinfection d'objets très fréquemment touchés. L'installation est prête à l'emploi et facile à régler.
Les surfaces recouvertes de cuivre tuent rapidement les virus, dont le coronavirus, mais elles ne se sont pas largement répandues en raison d'une faible demande. La pandémie a mis en évidence le besoin de surfaces autodésinfectantes. Cela réduira la propagation du coronavirus sans nécessiter de nettoyage fréquent. Le système robotisé d'application de cuivre antimicrobien (projection à froid) combine un scanner et des outils de génération de trajectoire et de contrôle qualité pour appliquer un revêtement de cuivre sur des objets tels que poignées de porte, bancs d'hôpital, chariots, mains courantes et autres.
Équipe du projet : Siemens Corporate Technologies (chercheur principal), VRC Metals System.
Diagnostic rapide
Le système accélère le développement de bandelettes de test de 2 à 3 fois, améliore la qualité et la fiabilité du processus et réduit le nombre de techniciens nécessaires. La technologie peut être étendue à tout processus de développement de kits de test, se met facilement à l'échelle et aide à réagir rapidement aux flambées épidémiques, comme celle du coronavirus.
Le développement rapide de tests de dépistage viral contribuera fortement aux efforts des États-Unis en matière de tests à grande échelle pendant la pandémie actuelle et les futures. L'évaluation de ce type de bandelettes nécessite au minimum deux spécialistes : l'un pour réaliser l'analyse, l'autre pour interpréter les résultats à l'aide d'analyseurs. Dans le cadre du projet, une solution utilisant des systèmes avancés de vision artificielle et des robots souples a été développée pour accélérer le développement des tests grâce à l'automatisation.
Équipe du projet : Siemens Corporate Technologies (chercheur principal), Maxim BioMedical Inc et Siemens Healthineers.
Pulvérisation et désinfection robotisées autonomes dans les entrepôts
Le système réduit le temps et les efforts de configuration grâce à la cartographie autonome des zones, à une interface utilisateur intuitive et à un profil de travail portable accessible depuis n'importe quel navigateur. La technologie assure un environnement de travail sûr et sain, avec un impact minimal sur les opérations, grâce à des procédures de désinfection automatisées utilisant une navigation autonome et une perception visuelle fiable.
Les opérations logistiques et de soutien ont joué un rôle vital dans l'approvisionnement du pays, en livrant fournitures médicales et produits de première nécessité à des millions d'Américains. Pour contrôler la propagation du coronavirus, une désinfection plus fréquente et plus fiable est nécessaire. Le projet a mis au point un système autonome de désinfection d'entrepôt, capable de se déplacer automatiquement, de se localiser et de désinfecter les surfaces fortement touchées et les zones potentiellement contaminées.
Équipe du projet : Siemens Corporate Technologies (chercheur principal), FedEx Corporation, Yaskawa Motoman.
Désinfecteur industriel mobile autonome
Le coût d'une solution commercialisée devrait être inférieur à 100 000 $. La désinfection de 929 m² prendrait huit heures, à une vitesse de 0,2 m²/s. En raison de l'évolution rapide du coronavirus, une désinfection fréquente des surfaces est nécessaire pour assurer la sécurité des entreprises et des postes de travail. Le nettoyage manuel n'est pas idéal, car une personne peut tomber malade ou transmettre le virus.
Le projet a permis de développer un robot mobile autonome équipé d'un bras robotisé multiaxes, capable de piloter à la fois le système de désinfection et un ensemble de capteurs. La technologie identifie les zones à désinfecter, exécute le processus et tient le registre des tâches de nettoyage accomplies.
Équipe du projet : Lockheed Martin Advanced Technology Laboratories, GrayMatter Robotics, Southwest Research Institute (SwRI), Lockheed Martin Rotary Mission Systems.
Robot mobile multipièce de désinfection
Les écoles, bureaux, bases militaires et sites de production doivent être désinfectés entre les équipes pour limiter la propagation du virus. Le système de désinfection Decon–X (DX1) ne dispose pas d'une mobilité et d'une autonomie suffisantes pour désinfecter des locaux sans opérateur.
Le projet a ajouté des capacités mobiles et autonomes au système DX1 afin d'automatiser le traitement successif de plusieurs salles et espaces de travail. L'ajout de la mobilité et de la navigation autonome permet au robot de passer d'une pièce à l'autre et d'exécuter une série de procédures pratiquement sans intervention humaine.
Équipe du projet : QinetiQ North America (chercheur principal), MassRobotics.
