Pick-and-place autonome sur cobot igus ReBeL

Contexte

Projet de Master 1 MESI en équipe de quatre (Daniel, Theresia, Arnaud, Hashem). L'objectif était de rendre un bras collaboratif igus ReBeL 6 axes capable d'exécuter des tâches de pick-and-place sans programmation manuelle de trajectoire. Le terrain n'était pas simple, un cobot polymère low-cost, livré avec un driver ROS 2 communautaire incomplet et piloté par un protocole propriétaire (CRI) mal documenté. Mon périmètre a été large, le reverse engineering du protocole CRI, la planification et l'exécution des mouvements sous MoveIt 2, l'intégration de la pince SCHUNK, la simulation MATLAB, la validation expérimentale, et la gestion de projet (planning, Gantt et bilan financier). J'ai aussi co-réalisé le chariot support avec Hashem.

Approche / Solution

J'ai bouclé la chaîne perception, décision, action sous ROS 2 Humble. Une caméra Intel RealSense D435 couplée à un modèle YOLO11n localise l'objet en 3D, ses coordonnées sont transformées dans le repère du robot, puis MoveIt 2 résout la cinématique inverse et planifie une trajectoire sans collision. Celle-ci est exécutée sur le contrôleur igus via le protocole CRI en TCP/IP, jusqu'à la saisie par une pince SCHUNK EGP 25. J'ai d'abord prototypé et validé la cinématique en simulation MATLAB, avant de porter la logique dans une bibliothèque Python orientée objet en trois couches (CRI, pince, pick-and-place), réutilisable. Le verrou principal restait le protocole CRI. Il a demandé un vrai travail de reverse engineering, décodage des trames, distinction des commandes de sortie, et gestion du heartbeat temps-réel obligatoire. La cellule repose sur un chariot mobile que nous avons conçu en CAO puis monté à partir de profilés aluminium Norcan.

Résultats

La chaîne complète fonctionne en mode réactif, détection, planification, exécution, dépose, en un cycle répétable sans intervention humaine. La cinématique inverse converge sur 100 % des poses du scénario et la planification MoveIt tient en quelques centaines de millisecondes. La répétabilité mécanique du bras seul (environ ±12 mm sur ce cobot polymère) est rendue non critique par la boucle de vision, qui recalcule la cible à chaque cycle. Côté open-source, nous avons publié la première bibliothèque ROS 2 connue pour la pince SCHUNK EGP 25 sur igus, et étendu le driver communautaire (heartbeat temps-réel, nœud de sécurité). L'architecture reste agnostique du bras et extensible vers de l'assemblage Industrie 4.0. Je n'enjolive pas le bilan. Sur 20 essais, le taux de réussite est de 60 %, les échecs tracés aux singularités de poignet et à des cas limites de détection, chacun documenté avec sa piste de correction. Le planning a aussi glissé par rapport au prévisionnel. Prévu d'octobre 2025 à mai 2026, le projet a finalement débordé jusqu'en juin. L'usinage manuel des profilés Norcan, perçages et taraudages faits à la main, a pris environ trois jours non prévus et reste la principale source de retard. Faute de ce temps, le développement logiciel n'a pas été finalisé comme voulu et l'IHM est restée au stade de prototype fonctionnel. Ce que je retiens, sous-traiter l'usinage standard aurait coûté quelques dizaines d'euros de plus et fait gagner ces trois jours, avec une meilleure précision. Côté méthode, des critères de validation définis en amont pour chaque sous-système nous auraient évité des tests répétés sans protocole clair. Ce que je pourrais encore faire, fiabiliser la détection sur les cas limites, éviter les singularités par une re-planification, et pousser l'IHM jusqu'à un vrai niveau de finition.

Coût du projet

Tout le matériel a été mis à disposition par le Hall de Technologie de l'Université de Strasbourg.

Stack technique