Il ne vous fera pas ressembler à Iron Man mais le Guardian XO vous permet de soulever 200 livres sans transpirer

Il y a un an, pour le rapport spécial d’IEEE Spectrum sur le Top Tech de 2019, Sarcos Robotics a promis que d’ici la fin de l’année, ils seraient prêts à expédier un exosquelette motorisé qui serait l’avenir du travail industriel. Et à la fin du mois dernier, Sarcos nous a invités à Salt Lake City, dans l’Utah, pour voir à quoi ressemble cet avenir.

Sarcos développe des exosquelettes motorisés et les technologies robotiques qui les rendent possibles depuis des décennies, et le hall du siège de la société est un lieu de repos pour les concepts et le matériel prototype qui ont été abandonnés en cours de route. Mais aujourd’hui, Sarcos est prêt à dévoiler le prototype du Guardian XO, un exosquelette multipliant la force qui est sur le point d’être expédié.

Alors que notre briefing d’introduction se termine, le PDG de Sarcos, Ben Wolff, est visiblement excité de pouvoir montrer ce sur quoi ils ont travaillé dans leur laboratoire. « Si vous deviez poser la question, à quoi ressemblent 30 ans et 300 millions de dollars, » nous dit Wolff, « vous allez le voir en bas. »

C’est ce que nous voyons en bas:

Comment fonctionne le Guardian XO

Le Sarcos Guardian XO est un exosquelette robotique complet à 24 degrés de liberté. En le portant, un humain peut soulever 90 kilogrammes (200 livres) tout en ayant l’impression de ne soulever que 4,5 kg (10 livres). Le Guardian XO est entièrement électrique et autonome, avec une autonomie de 2 heures, et des batteries remplaçables à chaud peuvent le faire fonctionner pendant toute une journée de travail. Il suffit de quelques secondes pour le mettre et l’enlever, et M. Sarcos affirme que les nouveaux utilisateurs peuvent être formés à l’utilisation du système en quelques minutes. La location d’un Guardian XO coûte 100 000 dollars par an, et la société expédiera son premier lot d’unités alpha à des clients (dont l’industrie lourde et l’armée américaine) en janvier.

Dans un sens pratique, le Guardian XO est un robot humanoïde qui utilise un véritable humain comme système de commande et de contrôle. Alors que les entreprises de toutes sortes cherchent à accroître l’efficacité par l’automatisation, Sarcos pense que la solution la plus efficace est une combinaison directe des humains et des machines, améliorant l’intelligence et le jugement des humains avec la force et l’endurance des robots. (Parmi les investisseurs de la société figurent Caterpillar, GE Ventures, Microsoft et Schlumberger.)

La première chose à comprendre au sujet du Guardian XO est que, comme un robot humanoïde, il est autoportant. Puisqu’il a ses propres jambes et pieds, le poids de 150 lb de la combinaison (et de ce qu’elle transporte) contourne son utilisateur et est transféré directement dans le sol. Vous n’attachez pas le robot à vous, vous vous attachez au robot, un processus qui prend moins d’une minute. Ainsi, bien qu’il semble lourd et encombrant (et c’est bien le cas), le poids du système n’est pas directement ressenti par l’utilisateur. Vous pouvez voir comment cela fonctionne en regardant l’opérateur de Guardian XO, Fletcher Garrison, soulever toutes sortes de charges utiles dans la vidéo ci-dessous.

Hands On With the Guardian XO

Lorsque Sarcos nous a contactés et nous a demandé si nous voulions venir à Salt Lake City pour essayer le XO, nous avons immédiatement dit oui (divulgation : Sarcos a couvert nos frais pour assister à un événement médiatique le mois dernier). Mais nous avons été déçus lorsque, finalement, nous n’avons été autorisés à essayer qu’une version à un bras de l’exosquelette. J’ai même proposé de signer des décharges supplémentaires mais, hélas, l’entreprise ne m’a pas laissé entrer dans la combinaison complète. Mon expérience avec l’exo était donc assez limitée – une prise en main, littéralement, d’un seul bras XO.

Mais c’était quand même une sensation incroyable. Le bras que j’ai testé, qui selon Sarcos utilise le même système de contrôle que la combinaison intégrale, était incroyablement facile à utiliser. En termes de contrôle, tout ce que l’exo essaie de faire, c’est de ne pas gêner vos membres : Il utilise des capteurs de force pour détecter chacun de vos mouvements, puis déplace ses propres membres en parallèle, en faisant correspondre votre corps à son propre matériel. Si vous faites un pas, il fait un pas avec vous. Si vous balancez votre bras d’avant en arrière, il le fait de la même manière, juste à côté du vôtre. Il n’y a aucun décalage discernable dans ce processus, et il est si intuitif que Sarcos dit que la plupart des gens ne prennent qu’une minute ou deux pour être à l’aise avec le système, et juste une heure ou deux pour être à l’aise pour travailler dedans.

Le Guardian XO peut augmenter la force de l’utilisateur jusqu’à donner l’impression qu’une charge de 200 livres ne pèse pas un kilo. Typiquement, ce n’est pas ainsi que l’exosquelette fonctionne, cependant, car il peut être déconcertant de soulever quelque chose de lourd et de ne pas avoir l’impression de soulever quoi que ce soit du tout. Il est préférable de considérer l’exosquelette comme un outil qui vous rend plus fort plutôt que comme un outil qui rend les objets en apesanteur, d’autant plus que vous devez toujours composer avec l’inertie. N’oubliez pas que même si un objet n’a pas de poids apparent (soit parce que vous êtes dans l’espace, soit parce que vous le tenez avec un exosquelette motorisé), il a toujours une masse, dont vous devez tenir compte lorsque vous essayez de le déplacer ou de l’empêcher de bouger. La quantité d’aide que l’exo vous donne est facile à régler ; il y a un panneau de contrôle graphique sur le poignet gauche.

Comment l’exosquelette est-il sûr ?

Avec un système robotique aussi puissant (XO a un couple de pointe d’environ 4000 pouces-livres, ou 450 newtons-mètres), Sarcos a fait de la sécurité une priorité absolue. Par exemple, pour déplacer les bras de l’exo, vos mains doivent tenir des gâchettes. Si vous lâchez les gâchettes (pour quelque raison que ce soit), les bras se bloquent en place, ce qui présente l’avantage supplémentaire de permettre à l’exo de tenir des objets pendant que vous consultez votre téléphone, par exemple. Toutes les articulations sont limitées en vitesse, ce qui signifie que vous ne pouvez pas donner un coup de poing avec l’exo – on me l’a dit pendant ma démo, alors bien sûr j’ai essayé, et les articulations se sont verrouillées d’elles-mêmes dès que j’ai dépassé leur seuil de sécurité. Si le système perd de l’énergie pour quelque raison que ce soit, le courant est renvoyé dans les moteurs, ce qui les fait tomber progressivement plutôt que brusquement. De par leur conception, les articulations ne peuvent pas dépasser l’amplitude de mouvement humaine, ce qui signifie que l’exosquelette ne peut pas se plier ou se tordre d’une manière qui vous blesserait. Fait intéressant, la vitesse des articulations du Guardian XO est facilement assez rapide pour vous permettre de courir, bien que cela ait été limité pour des raisons de sécurité également.

Nous avons demandé si tomber était un grand risque, mais il s’avère que le fait d’avoir un humain dans la boucle pour le contrôle rend ce problème beaucoup plus simple. Sarcos n’a pas eu à programmer le Guardian XO pour qu’il s’équilibre lui-même, car l’humain à l’intérieur fait tout cela naturellement. Si quelqu’un essaie de vous faire tomber pendant que vous êtes dans l’exosquelette, ce n’est pas différent que si quelqu’un essaie de vous faire tomber pendant que vous n’êtes pas dans l’exosquelette, car vous gardez votre propre équilibre dans les deux cas. Si vous finissez par tomber, Sarcos affirme que l’exosquelette est conçu comme une cage de retournement, donc il y a de fortes chances que vous vous en sortiez, bien qu’il ne soit pas clair à quel point il serait facile d’en sortir par la suite (ou de l’enlever de vous).

Plus préoccupante est la façon dont le XO fonctionnera autour d’autres personnes. Alors que sa masse et son encombrement peuvent ne pas faire toute une différence pour l’utilisateur, il semble que le travail en collaboration pourrait être un problème, tout comme le fait de travailler dans de petits espaces ou autour de quelque chose de fragile. La combinaison dispose d’un retour de force afin que vous sentiez si vous entrez en contact avec quelque chose, mais il pourrait alors être trop tard pour éviter un accident.

Efficacité énergétique et fiabilité

L’efficacité peut ne pas sembler être un gros problème pour un exosquelette comme celui-ci, mais ce que Sarcos a réussi est très impressionnant. Le Guardian XO utilise environ 500 watts lorsqu’il est pleinement opérationnel, c’est-à-dire lorsqu’il porte 160 livres et marche à 3 mph. Pour replacer ce chiffre dans son contexte, le robot DURUS du SRI, qui a été conçu spécifiquement dans un souci d’efficacité (et qui est nettement plus petit et plus léger que le Guardian XO), utilise 350 watts en marchant simplement. « C’est vraiment l’une de nos principales innovations », déclare Chris Beaufait, directeur de l’exploitation de Sarcos. « Il n’y a pas beaucoup de robots dans le monde qui sont aussi efficaces que ce que nous faisons ». Ces innovations prennent la forme de mécanismes de récupération d’énergie, de réduction du nombre d’ordinateurs individuels embarqués et d’une intégration aussi étroite que possible. Avec une paire de batteries de 500 watts-heure de 12 lb, l’exosquelette peut fonctionner pendant plus de 2 heures en utilisation normale, et Sarcos prévoit d’améliorer l’efficacité de 500 watts à 425 watts ou mieux d’ici janvier.

Puisque le Guardian XO est un produit commercial, il doit être suffisamment fiable pour être un outil pratique et rentable à utiliser. « La différence entre être un atelier de R&D qui peut prouver un concept et faire un produit commercialement viable qui est robuste – cela demande un ensemble de compétences et un état d’esprit entièrement différents », nous a dit Wolff, le PDG. « Cela a été un défi. Je pense que c’est le plus grand défi que rencontrent les entreprises de robotique, et nous y avons mis beaucoup de sang, de sueur et de larmes. »

Wolff affirme que les futures versions de XO (pas le modèle alpha qui sera expédié en janvier) seront capables de marcher à l’extérieur sur des terrains difficiles, dans un pied de boue, et sous la pluie ou la neige. Il sera capable de monter et de descendre des escaliers, bien qu’ils travaillent actuellement à s’assurer que cela soit sans danger. Selon M. Wolff, les clients de l’exo ne devraient pas avoir besoin d’un service ou d’une maintenance permanente. Nous ne sommes pas sûrs de partager la confiance de Sarcos : il s’agit d’un système complexe qui sera utilisé par des non-ingénieurs dans des environnements semi-structurés et non structurés. Beaucoup de scénarios inattendus peuvent se produire, et jusqu’à ce qu’ils le fassent, nous ne saurons pas avec certitude comment le Guardian XO résistera à une utilisation dans le monde réel.

Applications du Guardian XO

Le Guardian XO a été conçu pour cibler certains types d’emplois spécifiques (mais aussi très communs) qui nécessitent que les humains soulèvent de façon répétitive des choses lourdes. Ces emplois ne sont généralement pas automatisables, ou du moins pas automatisables de manière rentable – la compétence d’un humain est nécessaire. Ces emplois sont également à forte intensité de travail, ce qui crée des problèmes à court et à long terme pour les travailleurs humains. À court terme, les blessures aiguës (comme les blessures au dos) entraînent une perte de productivité. À long terme, ces blessures s’ajoutent à de graves problèmes médicaux pour les travailleurs, dont beaucoup ne peuvent fonctionner que pendant cinq à huit ans avant que leur corps ne soit définitivement endommagé.

Wolff pense que c’est là qu’il y a une opportunité pour les exosquelettes motorisés. L’utilisation du Guardian XO pour décharger les tâches qui mettent à rude épreuve le corps d’un travailleur signifie que les humains peuvent travailler à un poste plus longtemps sans se blesser. Et ils peuvent continuer à travailler à ce même poste en vieillissant, puisque l’exosquelette prend des emplois qui étaient auparavant liés à la force et les rend plutôt liés aux compétences et à l’expérience.

Bien sûr, la triste réalité est que rien de tout cela concernant la santé des travailleurs n’aurait beaucoup d’importance si les entreprises ne pouvaient pas être convaincues que les exosquelettes pourraient également leur faire économiser de l’argent. Heureusement pour les travailleurs, c’est un argument facile à faire valoir. Étant donné que le Guardian XO peut soulever 90 kg, M. Wolff affirme qu’il peut améliorer la productivité de son utilisateur dans des proportions pouvant atteindre un ordre de grandeur : « Globalement, nous constatons une amélioration de la productivité de 4 à 10 fois dans les cas d’utilisation que nous avons examinés. Cela signifie donc qu’un travailleur équipé d’un exosquelette peut effectuer le travail de 4 à 10 employés sans que son corps ne subisse de stress ou de contrainte. »

À l’autre extrémité de l’échelle, il s’agit simplement de pouvoir soulever plus de charges, et plus longtemps. L’OSHA recommande une charge maximale de 51 livres pour une personne, un chiffre qui est ajusté à la baisse si l’objet doit être soulevé de manière répétitive, tenu pendant une longue période ou déplacé. Le Guardian XO permet à un travailleur de soulever quatre fois ce poids, pendant des heures, tout en marchant jusqu’à 3 mph. Les choses sont un peu plus compliquées à l’extrémité 10x de l’échelle, mais vous pouvez imaginer un seul objet de 200 livres qui nécessite un pont roulant et plusieurs personnes pour le gérer. Il ne s’agit pas seulement des personnes supplémentaires – c’est aussi le temps et l’infrastructure supplémentaires nécessaires, alors qu’un seul travailleur dans un Guardian XO pourrait simplement prendre ce même objet et le déplacer par lui-même.

La question évidente à ce stade est de savoir si l’introduction d’exosquelettes motorisés va mettre les gens au chômage. Wolff insiste sur le fait que ce n’est pas la réalité de l’industrie en ce moment, puisque le vrai problème est de trouver des travailleurs qualifiés à embaucher en premier lieu. « Aucun de nos clients ne parle de licencier des gens », affirme M. Wolff. « Tous parlent du fait qu’ils ne sont tout simplement pas en mesure de produire suffisamment de leurs produits ou services pour satisfaire leurs clients. » Cela devrait également rendre les travailleurs heureux. Wolff nous dit qu’ils ont reçu des « réponses enthousiastes » de la part des travailleurs qui ont essayé le Guardian XO, leur seule préoccupation étant de savoir si l’exosquelette peut être ajusté pour s’adapter à des personnes de formes et de tailles différentes. Les premières unités seront réglables pour des personnes mesurant entre 1,80 m et 1,80 m, mais d’ici l’année prochaine, Sarcos promet qu’elles seront suffisamment réglables pour couvrir 90 % de la population active américaine.

Coût et disponibilité

« Nous n’aurions pas pu en faire un produit économiquement viable il y a trois ans », déclare Wolff. « La taille, la puissance, le poids et le coût de tous les composants que nous utilisons – tout cela est maintenant arrivé à un point où c’est commercialement faisable. » Ce que cela signifie, pour Sarcos et les entreprises avec lesquelles ils sont en partenariat, c’est que chaque exosquelette coûte environ 100 000 dollars par an. Les unités alpha seront distribuées à des entreprises qui peuvent en acheter au moins 10 à la fois, et Sarcos enverra un ingénieur spécialisé avec chaque lot. Le Guardian XO est vendu comme un service plutôt que comme un produit – du moins pour l’instant, il s’agit plutôt d’une location avec un support client dédié. « L’objectif est de simplifier au maximum la gestion et l’utilisation du système », explique M. Wolff, ajoutant que Sarcos s’attend à apprendre beaucoup de choses au cours des prochains mois, une fois que les exosquelettes commenceront à être déployés. Les versions commerciales devraient être expédiées plus tard en 2020.

J’ai veillé à demander à Wolff quand je pourrais être en mesure de louer l’une de ces choses dans ma quincaillerie locale pour la prochaine fois que je dois déménager, mais malheureusement, il ne voit pas cela arriver de sitôt. Sarcos a encore beaucoup à apprendre sur la façon de faire du commerce avec des exosquelettes, et ils préfèrent garder des attentes réalistes plutôt que de promettre à quiconque un costume Iron Man. C’est trop tard pour moi, cependant. J’ai vu ce que le Guardian XO peut faire. Et j’en veux un.