L'histoire de Vulcan, notre premier robot doté du sens du toucher

La prochaine fois que vous ferez tomber une pièce au sol, pensez à la façon dont vous la ramassez. Peut-être que votre ouïe vous indique dans quelle direction elle a rebondi. Votre vue vous permet de repérer sa position exacte. Et pour l'action finale cruciale - la ramasser - vous comptez sur votre sens du toucher pour savoir précisément quand refermer vos doigts et comment la faire glisser dans votre paume ou votre poche.

Mais ce que beaucoup d'humains font si facilement, peu de robots peuvent l'accomplir. Malgré leurs prouesses - battre des champions d’échecs, conduire dans les rues, aspirer des quantités impressionnantes de poils d'animaux des tapis - la plupart des robots sont insensibles, et pas uniquement sur le plan émotionnel.

"Le robot typique est engourdi et stupide", explique Aaron Parness, directeur des sciences appliquées chez Amazon, particulièrement ceux qui travaillent dans des environnements commerciaux. Jusqu'à présent, quand les robots industriels rencontrent un contact inattendu, soit ils s'arrêtent en urgence, soit ils forcent le passage. Souvent, ils ne savent même pas qu'ils ont heurté quelque chose car ils ne peuvent pas le détecter."

Lors de notre événement "Delivering the Future" à Dortmund, en Allemagne, nous présentons un robot qui n'est ni engourdi, ni stupide. Construit sur des avancées majeures en robotique, en ingénierie et en IA physique, Vulcan est notre premier robot doté du sens du toucher.

"Vulcan représente un bond fondamental en robotique", explique Aaron Parness. "Il ne fait pas que voir le monde, il le ressent, permettant des capacités jusqu'alors impossibles pour les robots."

Il transforme déjà notre façon d'opérer dans nos centres de distribution, rendant le travail de nos salariés plus sûr et plus facile tout en traitant les commandes clients plus efficacement.

"Travailler aux côtés de Vulcan nous permet de prélever et de stocker avec une grande facilité, et c'est meilleur pour la sécurité ergonomique", explique Kari Freitas Hardy, agent logistique dans le centre de distribution de Spokane, dans l’état de Washington. "C'est formidable de voir combien de mes collègues ont acquis de nouvelles compétences professionnelles et pris des rôles plus techniques, comme j’ai pu le faire, une fois qu'ils ont commencé à travailler plus étroitement avec la technologie sur nos sites."

Vulcan n'est pas notre premier robot capable de saisir des objets. Nos systèmes Sparrow, Cardinal et Robin utilisent la vision par ordinateur et des ventouses pour déplacer des produits individuels ou des colis préparés par nos salariés. Proteus, Titan et Hercules soulèvent et transportent des chariots de marchandises dans nos centres de distribution.

Mais avec son sens du toucher - sa capacité à comprendre quand et comment il entre en contact avec un objet - Vulcan ouvre de nouvelles perspectives pour améliorer nos emplois logistiques et nos entrepôts.

Dans nos centres de distribution, nous maximisons l'efficacité en stockant les produits dans des étagères mobiles appelées pods recouvertes de tissu, divisées en compartiments d'environ 30 centimètres carrés, chacun pouvant contenir jusqu'à 10 articles en moyenne. Insérer un article ou en extraire un de cet espace encombré était jusqu'à présent compliqué pour les robots qui n’ont pas la dextérité naturelle des humains.

Vulcan est notre premier robot doté de ce même type de finesse. Il peut facilement manipuler les objets dans ces compartiments pour faire de la place à ce qu'il range, car il sait quand il établit un contact et quelle force il applique, lui permettant de s'arrêter avant de causer des dommages. Là où un humain utilise ses doigts remplis de récepteurs sensoriels, Vulcan utilise un outil terminal, qui ressemble à une règle fixée sur un lisseur à cheveux, ainsi que des capteurs de force qui lui indiquent la pression qu'il exerce ou la fermeté avec laquelle il tient un objet, pour rester en-deçà du point où il risquerait de faire des dégâts.

La partie règle pousse les articles déjà présents dans les compartiments pour faire de la place à ce qu'il veut ajouter. Les bras du lisseur (les palettes) maintiennent l'article à ajouter, ajustant leur force de préhension en fonction de sa taille et de sa forme, puis utilisent des tapis roulants intégrés pour glisser l'article dans le bac.

Pour prélever des articles dans ces bacs, Vulcan utilise un bras équipé d'une caméra et d'une ventouse. La caméra examine le compartiment et identifie l'article à saisir, ainsi que le meilleur endroit pour le tenir. Pendant que la ventouse le saisit, la caméra vérifie qu'elle a pris le bon article et uniquement celui-ci, évitant ce que nos ingénieurs appellent le risque de coextraction d'articles non ciblés.

Avec ces compétences, Vulcan peut actuellement gérer environ les trois quarts des millions de produits que nous proposons et déplacer les stocks à des vitesses comparables à celles de nos agents logistiques. Il a également la capacité d'identifier quand il ne peut pas déplacer un article spécifique et peut faire appel à l'intervention d'un partenaire humain.

Nous avons réalisé tout ce travail pour améliorer non seulement l'efficacité, mais aussi la sécurité et l'ergonomie au travail. Dans nos centres de distribution de Spokane, Washington et de Hambourg, Allemagne, Vulcan est déjà en activité, prélevant et rangeant les stocks dans les rangées supérieures de ces pods de stockage. Ces rangées étant situées à environ 2,4 mètres de hauteur, elles nécessitent généralement qu'un agent logistique utilise un escabeau pour les atteindre, un processus chronophage, fatigant et moins ergonomique que le rangement et le prélèvement à hauteur de taille. Vulcan gère également les articles rangés juste au-dessus du sol, permettant à nos collaborateurs de travailler là où ils sont le plus à l'aise.

"Vulcan travaille aux côtés de nos salariés, et cette combinaison est plus efficace que chacun travaillant séparément", explique Aaron Parness.

Cette application des capacités de Vulcan est le dernier exemple de notre façon de penser et d'utiliser ce type de technologie. Au cours des douze dernières années, nous avons déployé plus de 750 000 robots dans nos centres de distribution, tous conçus pour aider nos équipes à travailler en toute sécurité et efficacement en prenant en charge les aspects physiquement exigeants du processus de traitement des commandes.

Entre-temps, ces robots - qui jouent un rôle dans le traitement de 75 % des commandes clients - ont créé des centaines de nouvelles catégories d'emplois chez Amazon, du superviseur de robots aux ingénieurs de maintenance en fiabilité sur site. Nous proposons également des programmes de formation comme Options de Carrière, qui aident nos collaborateurs à évoluer vers la robotique et d'autres domaines de haute technologie.

La technologie de Vulcan n'est pas pratique par hasard. Au même titre qu’elle s'inscrit dans notre approche de la robotique, elle est un exemple de plus de notre façon d'innover : nous identifions des problèmes importants et trouvons ou développons des solutions - nous ne créons pas une technologie intéressante pour ensuite chercher la manière de l'utiliser.

Vulcan est né de notre constat que chaque fois qu'un de nos salariés doit utiliser un escabeau pour atteindre les parties supérieures de nos pods de stockage, il passe du temps sur une tâche moins ergonomique et moins efficace. L'ajout d'un robot à ce processus a nécessité des années de travail sur toutes sortes de technologies, des capteurs de retour de force à une main capable de manipuler soigneusement des millions d'articles uniques, en passant par un outil pour déplacer délicatement toutes sortes de boîtes et de sachets de toutes formes et tailles, jusqu'à un système de vision stéréoscopique pour estimer l'espace disponible dans un bac.

Cela a également nécessité l'application novatrice de l'IA physique, y compris des algorithmes pour identifier les articles que Vulcan peut ou ne peut pas manipuler, trouver de l'espace dans les bacs, identifier des tubes de dentifrice et des boîtes de trombones, et bien plus encore. Nous n'avons pas pu nous contenter d'entraîner Vulcan avec des simulations informatiques, mais avons formé son IA sur des données physiques intégrant le toucher et le retour de force. Il a abordé des milliers d'exemples du monde réel, de la saisie de chaussettes au déplacement d'appareils électroniques fragiles.

Vulcan apprend même de ses propres échecs, comprenant comment différents objets se comportent lorsqu'ils sont touchés et construisant progressivement une compréhension du monde physique, tout comme le font les enfants. On peut donc s'attendre à ce qu'il devienne plus intelligent et plus performant dans les années à venir.

Le résultat, selon Aaron Parness, est "une technologie qui semblait impossible il y a trois ans mais qui est maintenant prête à aider à transformer nos opérations logistiques."

Cette transformation est en marche non seulement parce que Vulcan est hautement performant, mais aussi parce que nous mettons en œuvre nos meilleures innovations à l'échelle d'Amazon. Nous prévoyons de déployer des systèmes Vulcan au cours des deux prochaines années, sur des sites à travers l'Europe et les États-Unis.

"Notre objectif est de déployer cette technologie dans l'ensemble de notre réseau logistique, améliorant l'efficacité opérationnelle, renforçant la sécurité au travail et soutenant nos salariés en réduisant les tâches physiquement exigeantes", explique Aaron Parness. Une meilleure efficacité opérationnelle se traduit par l'acheminement du bon produit vers le bon camion à des vitesses toujours plus rapides, nous permettant de continuer à élargir notre sélection et à offrir des prix leaders sur le marché.

Il aura suffi d'apprendre à un robot à ressentir.