La puissance actuelle de la mécatronique et la vision par ordinateur
La mécatronique et la vision par ordinateur sont deux domaines qui ont connu des avancées et des progrès considérables ces dernières années. La vision par ordinateur est la science qui permet aux machines d’interpréter et de comprendre l’environnement qui les entoure et de générer des actions/décisions, tandis que la mécatronique est la combinaison de l’ingénierie mécanique, électrique et informatique pour concevoir et développer des systèmes intelligents. Ainsi, la robotique est un sous-ensemble avancé de la mécatronique intégrant l’automatisation et la programmation.
La combinaison de la mécatronique et de la vision par ordinateur a conduit au développement de nouvelles technologies. L’exemple connu des robots chiens (Boston Dynamics, Unitree, …) permet de montrer la révolution technologique que ces deux domaines ensemble ont permis de créer et qui est actuellement répliquée dans plusieurs domaines/produits et projets, dont ceux du CRVI. Ces robots à quatre pattes sont conçus pour fonctionner de manière autonome dans divers environnements. Ils sont équipés d’une gamme de capteurs, de caméras et d’autres technologies avancées qui leur permettent de naviguer dans des environnements complexes et d’effectuer diverses tâches. L’une des principales caractéristiques de ces robots chiens est leur capacité à utiliser la vision par ordinateur pour percevoir et interpréter leur environnement. Grâce aux caméras 3D dont ils sont équipés, ils sont capables de créer une carte 3D de leur environnement en temps réel et ainsi pouvoir identifier avec précision les obstacles, de planifier leurs mouvements et de naviguer sur des terrains complexes de façon autonome. Outre ces aspects propres à la vision par ordinateur, les robots chiens s’appuient également sur la mécatronique pour atteindre ces performances impressionnantes. Les quatre pattes de ces robots chiens sont équipées d’une gamme de capteurs et de moteurs qui leur permettent de se déplacer avec une précision et une agilité incroyable. L’ordinateur embarqué sur ces robots utilise des algorithmes avancés pour coordonner les mouvements de leurs pattes afin de se déplacer de façon fluide sur des terrains accidentés avec des obstacles. La combinaison de la mécatronique et de la vision par ordinateur a permis la création de machines que l’on pensait autrefois impossibles.
Un autre exemple impliquant la Mécatronique et la vision par ordinateur, développé au Québec et dont le CRVI est un acteur de premier plan, est un système industriel automatisé pour la récolte de brocolis dans un champ. Le volet vision par ordinateur permet de détecter les brocolis au sol lors du passage du système dans un champ, d’identifier les brocolis prêts à être cueillis et de calculer les trajectoires pour les cueillir de façon autonome alors que le système est en mouvement sur des surfaces de sol de champs de brocolis souvent cahoteuses. Le système de vision permet aussi d’assurer la sécurité de l’équipement en tout temps, en simplifiant les manœuvres, et en détectant les potentielles anomalies. Le volet mécatronique permet, entre autres, de découper, de récolter et de déposer chaque brocoli en moins de 3 secondes en utilisant des bras robotiques équipés de préhenseurs et de mécanismes de découpe automatique. Chaque bras robotique opère avec une grande précision sur deux rangs de brocolis et veille à conserver la qualité du produit récolté.
Ainsi, de nos jours, la mécatronique et la vision par ordinateur jouent un rôle de plus en plus important dans notre monde, et leurs applications potentielles sont vastes. En combinant ces deux domaines, nous sommes en mesure de créer des machines et des systèmes plus intelligents, plus efficaces, plus performants et plus autonomes.
Mécatronique et jumeaux numériques, la révolution en cours
Une révolution silencieuse est en cours alors que de plus en plus d’entreprises prennent conscience du pouvoir des jumeaux numériques. Imaginez que vos systèmes ne se contentent pas d’accomplir leur travail quotidien, mais qu’ils soient dotés d’un alter ego numérique, qui prédit leur prochain mouvement avant même qu’ils ne le fassent. Cette réplique numérique surveille les données en temps réel grâce à des essaims de capteurs et simule les comportements dans des scénarios infinis. Ainsi du fait qu’un jumeau numérique est une représentation virtuelle d’un objet ou d’un système conçu pour refléter avec précision cet objet physique, le jumeau numérique peut couvrir le cycle de vie de l’objet grâce aux mises à jour à partir de données en temps réel et en utilisant la simulation, l’apprentissage automatique et l’intelligence artificielle, et peut ainsi aider à des prises de décision proactives. Aussi, les avantages stratégiques de cette technologie pour les entreprises sont évidents : en observant le cycle de vie des objets, de leur conception à leur déclin, les jumeaux numériques permettent aux entreprises de découvrir les problèmes avant qu’ils ne se matérialisent dans le monde réel. Ce qui en résulte, c’est une fiabilité accrue, une durabilité améliorée, des coûts réduits et des systèmes plus productifs. La révolution des jumeaux numériques est arrivée, les entreprises qui l’adoptent maintenant gagneront un avantage concurrentiel, tandis que les retardataires seront confrontés à des difficultés et à des problèmes de compétitivités. Cette révolution des jumeaux numériques est une révolution où la mécatronique et l’IA se rencontrent pour redéfinir les règles du jeu. Il ne s’agit pas seulement de simulations, il s’agit de puissants systèmes virtuels qui mettent en symbiose efficacité, perspicacité et optimisation !
L’utilisation de jumeaux numériques pour réaliser des produits mécatronique peut améliorer la précision de la conception, vérifier les performances des produits dans l’environnement virtuel avant de le déployer dans le réel, améliorer la productivité des produits et raccourcir le cycle de conception. L’utilisation des jumeaux numériques dans le cycle de conception des produits mécatronique peut faire économiser beaucoup de temps et réduire les coûts en matériaux et en composants dans le processus de fabrication de prototypes et de tests d’équipements, ce qui réduirait considérablement les coûts de conception.
Par ailleurs, l’impact de l’utilisation des jumeaux numériques dans les produits mécatroniques se répercute sur d’autres aspects clés comme :
- La maintenance prédictive : Les jumeaux numériques peuvent être utilisés pour analyser les données des capteurs des systèmes mécatroniques, permettant ainsi une maintenance prédictive. Ils peuvent détecter en simulation une défaillance ou une dégradation de l’équipement et peuvent prévoir les besoins de maintenance, minimisant ainsi les temps d’arrêt et réduisant les coûts de maintenance.
- La conception de systèmes de contrôle : les algorithmes d’IA avec les jumeaux numériques peuvent être utilisés pour concevoir des systèmes de contrôle adaptatifs et intelligents pour les applications mécatroniques. L’apprentissage par renforcement et les apprentissages profonds peuvent optimiser en simulation les stratégies de contrôle, s’adapter à des conditions de fonctionnement variables et améliorer les performances, la robustesse et l’efficacité du système.
- L’optimisation et le réglage des paramètres de contrôle : les algorithmes d’IA utilisés avec les jumeaux numériques peuvent optimiser les performances des systèmes mécatroniques en ajustant les paramètres de contrôle et en optimisant le fonctionnement du système dans le monde virtuel avant de les appliquer dans le monde réel. L’IA générative et l’apprentissage par renforcement utilisés avec des jumeaux numériques peuvent explorer de grands espaces de paramètres, identifier les configurations optimales et adapter les stratégies de contrôle pour atteindre les objectifs souhaités.
Le CRVI : votre partenaire pour l’industrie 4.0 et 5.0
Depuis 40 ans, le CRVI est un acteur incontournable dans l’implantation des technologies de pointe, essentielles pour une réelle transition vers l’industrie 4.0 et 5.0. Notre expertise en robotique, intelligence artificielle et vision numérique nous permet de vous proposer des solutions innovantes et pragmatiques pour relever vos défis quotidiens.
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