Amélioration de l'interaction robot-environnement

De Innovation, Sciences et Développement économique Canada

Représentation graphique Amélioration de l'interaction robot-environnement

Ce défi recherche des solutions innovatrices afin d'améliorer l'intéraction des robots avec des humains ou un environnement avec des conditions variables.

Promoteur du défi : Conseil national de recherche du Canada (CNRC)

Méchanisme de financement : contrat

Date d'ouverture : 23 novembre 2018
Date de clôture : 14 janvier 2019, 14:00 Heure normale de l'Est (HNE)

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Défi

Énoncé du problème

Le CNRC fait de la recherche et du développement dans le domaine de l'interaction humain-machine, appliqué aux tâches collaboratives humain-robot en fabrication et aux systèmes mobiles autonomes. Pour ce faire, le CNRC a besoin d'un mécanisme permettant au robot d'appliquer la force adéquate, ni plus, ni moins. Un robot qui interagit avec des objets ou un humain faisant partie de son environnement par le biais d'un contact doit pouvoir appliquer des forces et couples adéquats, et doit aussi pouvoir les adapter en présence de conditions qui évoluent dans le temps de manière stable et sécuritaire. Par exemple, un robot qui casse un œuf doit pouvoir moduler son comportement afin de ne pas affecter l'intégralité de l'œuf une fois la coquille brisée. De façon similaire, un robot appliquant une force sur un bras humain doit pouvoir maintenir cette force tout en accommodant d'éventuels mouvements du bras. Cette problématique est au cœur de recherches considérables en robotique et constitue l'état de l'art que ce soit au niveau d'applications industrielles ou d'interactions physiques humain-machine.

Bien que des algorithmes de commande existent pour adresser cette problématique, leur implémentation sur un système physique requiert que la portion mécanique du système (articulations et membrures) soit aussi libre d'effets non désirables (p. ex. friction, élasticité et vibrations) que possible. Ces effets peuvent sévèrement limiter la performance et la sécurité du système en introduisant des éléments indésirables, créant ainsi des considérations et une complexité additionnelles durant les étapes de conception et d'implémentation. Ce défi recherche donc un système permettant à un robot d'appliquer des forces et couples adéquats lors d'interactions avec un humain ou son environnement.

Résultats souhaités et éléments à considérer

Les éléments suivants constituent un survol des caractéristiques désirées de la solution répondant à ce défi.

Résultats souhaités essentiels

Les solutions proposées doivent :

  • Permettre à une structure mécanique articulée ayant au moins 3 degrés de liberté d'appliquer un contact et un moment sur une surface, d'adapter ce contact en fonction des changements de conditions sur la surface et d'effectuer des mouvements tout en maintenant le contact prescrit.
  • Être disponible dans un format compact, de façon à pouvoir facilement actionner une articulation de rotation robotique. À titre purement indicatif, un rapport longueur/largeur/profondeur aux alentours de « 1 » serait approprié. Par exemple, une première conception pourrait avoir une dimension de 10cmX10cmX10cm.
  • Permettre l'intégration de contrôleurs externes, expérimentaux ou commerciaux en fournissant une interface standard, p. ex. via une unité de contrôle électronique de type « servo drive ».
  • Minimiser les effets attribuables entre autres à l'élasticité (déflexions < 1 mm à l'effecteur, vibrations > 20 Hz), à la friction, au jeu dans les différentes composantes par le biais d'une conception innovatrice et de pointe. La minimisation de ces effets doit provenir de la mécanique du système. Dans le cas où la solution comprend une portion asservie, la performance sera démontrable à l'aide de composantes disponibles commercialement.

Résultats souhaités additionnels

Les solutions proposées devraient :

  • Être facilement évolutive, pouvant ainsi permettre la génération de forces ou de couples sur des plages variées selon le type d'application désirée. 3 niveaux de couples nominaux à la sortie sont suggérés soient:
    • 2 Nm
    • 10 Nm
    • 30 Nm
  • Être robuste aux changements abrupts de force/couple, résultant par exemple d'impacts lors d'un contact avec une vitesse non négligeable (> 0.1 m/s) ou bien d'arrêts d'urgence.

Historique et contexte

Faisant partie du Centre de recherches en aérospatiale du CNRC, le groupe d'automatisation et robotique du centre de technologies de fabrication en aérospatiale effectue des travaux de recherche et développement dans le domaine de l'interaction humain-machine, appliqués aux tâches collaboratives humain-robot en fabrication et aux systèmes mobiles autonomes. Pour ces deux domaines, il est requis de pouvoir contrôler les forces appliquées incluant une rétroaction à l'usager ainsi qu'un contrôle de la dynamique du système pour fins de stabilité/performance, p. ex. minimisation des vibrations, et afin de pouvoir fournir de l'information additionnelle sur l'environnement, p. ex. proximité d'éventuels obstacles à l'aide de champs de force.

Bien que plusieurs approches soient présentement à l'étude, leur implémentation sur un montage physique et limitée en grande partie par la performance des actionneurs impliqués. Afin de pouvoir fournir les efforts requis dans un format compact et léger, utilisable dans un contexte de robotique collaborative ou de robots avec un rapport charge utile/poids élevé, des réducteurs harmoniques sont typiquement utilisés, constituant l'état de l'industrie de nos jours. Toutefois, le compromis résultant en la génération de rapports de couple élevés dans un format compact introduit des effets d'élasticité, de vibrations et de friction qui limitent la performance globale du système et peut compromettre sa stabilité en introduisant des éléments dynamiques qui sont reconnus comme étant difficiles à traiter. De plus les applications impliquant du contact avec l'environnement (incluant les humains) et les arrêts répétés qui y sont associés ont été rapportés comme étant néfastes pour les réducteurs harmoniques, ayant un effet négatif sur la performance et pouvant les abimer à la longue. Bien que de bons résultats puissent être obtenus quand le système est en mouvement libre, l'exécution de tâches de contact doit souvent être réalisée dans un environnement bien connu, dans des conditions non optimales telles qu'à basse vitesse. Une solution pouvant générer un couple élevé à la sortie dans un format compact sans introduire les effets mentionnés ci-haut augmenterait la performance du système en permettant l'application et le rendu d'une plus grande plage de forces, ce qui rend le système

Valeur maximale et déplacement

Valeur maximale du marché

Ce défi peut amener la création de plusieurs contrats.

Le financement maximal pour tout contrat de la phase I découlant de ce défi est de 150 000,00 $ CAD (taxes en sus), incluant les dépenses relatives à la livraison et aux déplacements ainsi que les frais de subsistance, s'il y a lieu, pour une période pouvant aller jusqu'à six mois.

Le financement maximal pour tout contrat de la phase 2 découlant de ce défi est de 700 000,00 $ CAD (taxes en sus), incluant les dépenses relatives à la livraison et aux déplacements ainsi que les frais de subsistance, s'il y a lieu, pour une période pouvant aller jusqu'à deux ans. Seules les entreprises admissibles qui ont complété la phase 1 avec succès seront prises en considération dans le cadre de la phase 2.

La divulgation de l'estimation du financement disponible est faite de bonne foi et n'engage aucunement le Canada à payer cette somme.

Déplacements :

Pour la phase 1, il est prévu que jusqu'à deux réunions pourraient exiger que le(s) candidat(s) retenu(s) se déplace(nt) aux endroits ci-dessous :

Rencontre de démarrage : Montréal, Qc

Rapport Final : Montréal, Qc

Toutes les autres communications devraient avoir lieu par téléphone ou par vidéoconférence.

Admissibilité

Les propositions de solutions peuvent uniquement être présentées par une petite entreprise qui satisfait aux critères suivants :

  • être à but lucratif
  • être constituée au Canada (au fédéral ou au provincial)
  • compter au plus 499 employés équivalent temps plein (ETP)Note de bas de page *
  • mener des activités de recherche-développement au Canada
  • verser présentement au moins 50 % de ses salaires, rémunérations et honoraires annuels à des employés et à des entrepreneurs qui passent la majeure partie de leurs heures de travail au CanadaNote de bas de page *
  • compter au moins 50 % de ses employés ETP dont le lieu de travail habituel est au CanadaNote de bas de page *
  • compter au moins 50 % de ses cadres supérieurs (vice-président ou niveaux supérieurs) dont la résidence principale est au CanadaNote de bas de page *

Guide de présentation d'une demande ou d'une soumission

Guide d'application

Critères d'évaluation

Partie 1 : Critères obligatoires et note minimale de passage

Pour être jugées recevables et passer à la partie 2, les propositions doivent satisfaire à tous les critères obligatoires (Questions 1a et 2) et obtenir la note minimale de passage à la Question 3.

Critères obligatoires et critères cotés avec note minimale de passage (à satisfaire obligatoirement par la proposition du demandeur/soumissionnaire)
Question Schéma d'évaluation

1a. Portée

Décrivez la solution que vous proposez et la manière dont elle relève le défi. Veuillez inclure dans votre description les bases scientifiques et technologiques sur lesquelles repose la solution que vous proposez, et indiquez clairement en quoi votre solution permet d'atteindre tous les résultats souhaités essentiels visés (le cas échéant) dans la section Résultats souhaités et éléments à considérer de l'avis de défi.

Obligatoire - réussite/échec

Réussite
La solution proposée par le demandeur/soumissionnaire est bien articulée, respecte la portée du défi et aborde tous les résultats souhaités essentiels (le cas échéant) énoncés dans l'avis de défi.

Échec
Pratiquement aucune, voire aucune preuve ne démontre que la solution proposée sera susceptible de relever le défi.
OU
La solution proposée s'articule d'une façon qui dépasse la portée du défi.
OU
La solution proposée ne traite pas de tous les résultats souhaités essentiels énoncés dans l'avis de défi.
OU
La solution proposée est mal décrite au point où il est impossible de l'analyser concrètement.

2. Niveau de maturité technologique (NMT) actuel

  1. Indiquez le NMT actuel de la solution que vous proposez. (Menu déroulant Menu déroulant du formulaire d'application / soumission)
  2. Décrivez les activités de recherche et développement qui ont été réalisées pour amener la solution proposée au NMT indiqué.

Obligatoire - réussite/échec

Réussite : Le demandeur/soumissionnaire a démontré que la solution proposée se situe actuellement entre les niveaux NMT 1 et NMT 4 (inclusivement), cela étant justifié par une explication des activités de recherche et développement (R et D) qui ont été réalisées pour amener la solution au NMT indiqué.

Échec : Le demandeur/soumissionnaire n'a pas fourni la preuve suffisante pour démontrer que sa solution actuelle se situait entre les niveaux NMT 1 et NMT 4 (inclusivement), notamment :

  1. trop peu de preuves ont été fournies pour établir le NMT;
  2. la solution implique le développement de la recherche de base ou fondamentale;
  3. la solution correspond au niveau NMT 5 ou à un niveau supérieur;
  4. l'explication des activités de recherche et développement (R et D) pour justifier le NMT indiqué est insuffisante, inexistante ou manque de clarté;
  5. l'explication ne fait que paraphraser la description d'un NMT donné.

3. Innovation

Décrivez le caractère novateur de votre solution et la façon dont elle fait progresser l'état des connaissances par rapport aux technologies existantes, y compris les solutions concurrentes.

Critères cotés avec note minimale de passage

La note minimale de passage pour ce critère est 4 points.

0 point/échec : Le demandeur/soumissionnaire n'a pas démontré que la solution proposée fait progresser l'état des connaissances par rapport aux technologies existantes, y compris les solutions concurrentes; OU

Les avancées énoncées sont décrites de manière générale, mais ne sont pas étayées par des preuves précises et mesurables.

4 points 

  • Le demandeur/soumissionnaire a démontré que la solution proposée offre une ou deux améliorations mineures par rapport aux technologies existantes, y compris les solutions concurrentes disponibles, et que ces améliorations pourraient créer des avantages concurrentiels dans les créneaux de marché actuels.

6 points 

  • Le demandeur/soumissionnaire a démontré que la solution proposée offre au moins trois améliorations mineures par rapport aux technologies existantes, et la combinaison de ces avantages est susceptible de créer des avantages concurrentiels dans les créneaux de marché actuels; OU
  • Le demandeur/soumissionnaire a démontré que la solution proposée offre une amélioration considérable par rapport aux technologies existantes, laquelle est susceptible de créer des avantages concurrentiels dans les créneaux de marché actuels.

8 points 

  • Le demandeur/soumissionnaire a démontré que la solution proposée offre au moins deux améliorations considérables par rapport aux technologies existantes, y comprises des solutions concurrentes disponibles, et ces améliorations sont susceptibles de créer des avantages concurrentiels dans les créneaux de marché actuels et pourraient définir de nouveaux segments de marché; OU
  • Le demandeur/soumissionnaire a démontré que la solution proposée peut être considérée comme un nouveau point de repère dans le domaine des technologies de pointe qui devance manifestement les concurrents et qui pourraient définir de nouveaux segments de marché.

Partie 2 : Critères cotés

Les propositions qui n'obtiennent pas la note de passage globale, soit un minimum de 55 points sur 110 (50 %), seront jugées non recevables et cesseront d'être prises en considération.

La note minimale globale se calcule en additionnant les notes obtenues par le demandeur/soumissionnaire pour les questions suivantes (1b, 3 et de 4 à 12).

Critères cotés (à satisfaire par la proposition du demandeur/soumissionnaire)
Question Schéma d'évaluation

1b. Portée

Décrivez en quoi la solution que vous proposez permet d'atteindre les résultats souhaités  supplémentaires (le cas échéant) indiqués dans la section Résultats souhaités et éléments à considérer de l'avis de défi.

Si rien n'est indiqué sous « Résultats supplémentaires » dans l'avis de défi, les demandeurs/soumissionnaires recevront 10 points

  • L'information fournie est insuffisante pour démontrer que la solution abordera un seul des résultats souhaités supplémentairesà considérer. 0 point
  • L'information fournie démontre clairement que la solution abordera certains (moins de 50 %) des résultats souhaités supplémentairesà considérer. 5 points
  • L'information fournie démontre clairement que la solution abordera la plupart (50 % ou plus) des résultats souhaités supplémentairesà considérer. 8 points
  • L'information fournie démontre clairement que la solution abordera la totalité (100 %) des résultats souhaités supplémentairesà considérer. 10 points

4. Risques scientifiques et technologiques de la Phase 1

Indiquez les risques scientifiques et technologiques potentiels relatifs à l'élaboration de la validation de principe, et la manière dont ces risques seront atténués dans la phase 1.

  • L'information  est insuffisante, ou manquante, pour démontrer que le demandeur/soumissionnaire tient compte des risques potentiels et des stratégies d'atténuation, ou l'information comprend d'importantes lacunes. 0 point
  • L'information fournie démontre que le demandeur/soumissionnaire tient compte de certains risques potentiels et stratégies d'atténuation, mais il y a des lacunes mineures relatives aux risques ou aux stratégies connexes. 5 points
  • L'information fournie démontre clairement que le demandeur/soumissionnaire tient suffisamment compte des risques potentiels, et les stratégies d'atténuation connexes sont bien définies. 10 points

5. Avantages pour le Canada

Décrivez les avantages qui pourraient découler de la réussite du développement de votre solution. Les demandeurs/soumissionnaires sont invités à prendre en compte les avantages éventuels selon les trois catégories suivantes :

  1. Avantages sur le plan de l'innovation : La contribution prévue pour l'amélioration ou le développement d'innovations industrielles ou technologiques. Les facteurs d'évaluation pourraient notamment être : les retombées potentielles, la création de propriétés intellectuelles, l'incidence de la nouvelle technologie sur la productivité, etc.
  2. Avantages économiques : L'incidence prévue sur la croissance des entreprises, des grappes et des chaînes d'approvisionnement canadiennes, ainsi que les avantages prévus pour la main-d'œuvre canadienne. Les facteurs d'évaluation pourraient notamment être : le nombre d'emplois créés, le nombre d'emplois bien rémunérés, la hausse des recettes liée au projet, etc.
  3. Avantages pour le public : La contribution prévue dont profitera la population générale, qu'il s'agisse de pratiques commerciales et d'embauches inclusives (p. ex., parité des sexes), d'un investissement dans les compétences et la formation ou de pratiques environnementales exemplaires. L'évaluation tiendrait compte de la mesure dans laquelle le demandeur/soumissionnaire démontre que la solution devrait générer des avantages sociaux, environnementaux, de santé, de sécurité ou autres avantages pour le Canada. Les facteurs d'évaluation pourraient notamment toucher : les avantages environnementaux liés à la solution, les investissements dans des collectivités locales ou l'incidence du projet sur des collectivités autochtones.
  1. Avantages sur le plan de l'innovation
    • Aucun avantage n'est indiqué ou la justification est insuffisante. 0 point
    • L'avantage n'est pas significatif ou la justification est limitée. 1,5 point
    • L'avantage est significatif et la justification est adéquate. 3 points
  2. Avantages économiques
    • Aucun avantage n'est indiqué ou la justification est insuffisante. 0 point
    • L'avantage n'est pas significatif ou la justification est limitée. 1,5 point
    • L'avantage est significatif et la justification est adéquate. 3 points
  3. Avantages pour le public
    • Aucun avantage n'est indiqué ou la justification est insuffisante. 0 point
    • L'avantage n'est pas significatif ou la justification est limitée. 1,5 point
    • L'avantage est considérable et la justification est adéquate. 3 points

6. Plan du projet de la phase 1

Remplissez ce tableau afin de démontrer la faisabilité du plan de projet de la phase 1.

Inclure :

  • les jalons du projet;
  • les activités du projet liées à chaque jalon;
  • le temps nécessaire pour réaliser chaque jalon (p. ex., jours, semaines ou mois);
    • (Indiquer si des activités ou jalons devront être réalisés simultanément.)
  • le temps total requis pour réaliser le projet;
  • les principaux critères de réussite.

Remarque : La phase 1 ne peut dépasser 6 mois et le NMT 4.

  1. L'information est insuffisante, ou manquante, pour démontrer la faisabilité du plan de projet de la phase 1, ou ce plan de projet dépasse la durée maximum indiquée dans l'avis de défi. 0 point
  2. Le plan de projet de la phase 1 est peut-être réalisable, mais cela n'est pas clairement démontré ou il y a des lacunes. 5 points
  3. L'information fournie démontre clairement la faisabilité du plan de projet de la phase 1. 10 points

7. Risques du projet de la phase 1

Indiquez les risques potentiels du projet (p. ex., ressources humaines, finances, gestion de projet, etc.) relatifs à l'élaboration de la validation de principe, et la manière dont ces risques seront atténués.

  1. L'information est insuffisante, ou manquante,  pour démontrer que le demandeur/soumissionnaire tient compte des risques potentiels et des stratégies d'atténuation, ou l'information comprend d'importantes lacunes. 0 point
  2. L'information fournie démontre que le demandeur/soumissionnaire tient compte de certains risques potentiels et stratégies d'atténuation, mais il y a des lacunes mineures relatives aux risques ou aux stratégies d'atténuation connexes. 5 points
  3. L'information fournie démontre clairement que le demandeur/soumissionnaire tient suffisamment compte des risques potentiels, et les stratégies d'atténuation connexes sont bien définies. 10 points

8. Équipe de mise en œuvre de la phase 1

Remplissez ce tableau pour démontrer que l'équipe de mise en œuvre de votre projet possède l'expérience et les compétences requises en matière de gestion et de technologie pour exécuter le plan de projet de la phase 1. Un membre de l'équipe de mise en œuvre peut avoir plus d'un rôle.

Précisez les taux de rémunération et le niveau d'effort de chaque membre de l'équipe. Les taux de rémunération et les niveaux d'effort seront examinés dans le cadre de l'évaluation de la question 10.

  1. L'information  est insuffisante, ou manquante, pour démontrer que l'équipe du projet possède l'expérience et les compétences requises en matière de gestion et de technologie pour exécuter le plan de projet de la phase 1. 0 point
  2. L'information fournie est suffisante, mais comprend des lacunes relatives à l'expérience et aux compétences requises en matière de gestion et de technologie pour exécuter le plan de projet de la phase 1. 5 points
  3. L'information fournie démontre clairement que l'équipe du projet possède l'expérience et les compétences requises en matière de gestion et de technologie pour exécuter le plan de projet de la phase 1. 10 points

9. Inclusivité

Si votre entreprise devait obtenir un financement de Solutions innovatrices Canada, décrivez les mesures que vous pourriez prendre à la Phase 1 (p. ex., stratégie de recrutement, stages, étudiants d'un programme coopératif, etc.) pour favoriser la participation des groupes sous-représentés (p. ex., femmes, jeunes, personnes handicapées, Autochtones, minorités visibles) dans les activités de recherche et développement de la solution proposée.

  • Aucun exemple concret ou description n'a été fourni concernant les mesures qui seraient prises pour encourager la participation de groupes sous-représentés. 0 point
  • Un exemple concret ou une description a été fourni concernant les mesures qui seraient prises pour encourager la participation de groupes sous-représentés. 3 points

10. Proposition financière de la Phase 1

Remplissez ce tableau afin de démontrer que la proposition financière liée au plan de projet de la phase 1 est réaliste.

  • L'information fournie est insuffisante ou manque de crédibilité, ne parvenant pas à démontrer que la proposition financière du plan de projet de la phase 1 est réaliste. 0 point
  • L'information fournie est suffisante, mais certains coûts liés au plan de projet de la phase 1 semblent surestimés ou sous-estimés. 5 points
  • L'information fournie contient des éléments crédibles qui démontrent clairement l'aspect réaliste de la proposition financière du plan de projet de la phase 1. 10 points

11. Contrôles financiers, suivi et surveillance des finances de la phase 

Décrivez les contrôles financiers, de même que le suivi et la surveillance qui serviront à gérer les fonds publics au cours de la phase 1.

.

  1. L'information est insuffisante, ou manquante, pour démontrer la capacité du demandeur/soumissionnaire à gérer les fonds publics au cours de la phase 1. 0 point
  2. L'information fournie est vague ou contient des lacunes. Le demandeur/soumissionnaire a mis en place certains contrôles financiers et mesures de suivi ou surveillance pour gérer les fonds publics au cours de la phase 1. 5 points
  3. L'information fournie démontre clairement que le demandeur/soumissionnaire compte sur des contrôles financiers et des mesures de suivi et de surveillance robustes pour gérer les fonds publics au cours de la phase 1. 10 points

12. Stratégie de la phase 2

Décrivez une stratégie réaliste pour le développement du prototype si votre entreprise était sélectionnée pour la phase 2.

Votre réponse devrait comprendre ce qui suit :

  • obstacles anticipés;
  • tâches principales
  • coût estimatif.
  • L'information  est insuffisante, ou manquante, pour démontrer que le demandeur/soumissionnaire a réfléchi à une stratégie réaliste pour le développement du prototype de la phase 2. 0 point
  • L'information fournie démontre que la stratégie de développement du prototype de la phase 2 est peut-être réaliste, mais des éléments de la stratégie sont vagues ou contiennent des lacunes. 5 points
  • L'information fournie démontre que le demandeur/soumissionnaire compte sur une stratégie claire et réaliste. 10 points

13. Approche de commercialisation

Décrivez votre approche de commercialisation globale pour la solution proposée.

À inclure dans la réponse :

  • Marchés cibles (excluant le gouvernement du Canada)
  • Sources de financement non liées à Solutions innovatrices Canada
  • Transition vers un produit ou service offert sur le marché
  • Autres indicateurs de potentiel commercial et de faisabilité commerciale
  1. Information insuffisante, voire aucune information, fournie pour montrer le potentiel commercial de la solution proposée. 0 point
  2. De l'information a été fournie pour montrer le potentiel commercial de la solution proposée, mais l'approche de commercialisation comporte des lacunes. 5 points
  3. L'approche de commercialisation présentée est réaliste et montre le potentiel commercial de la solution proposée. 10 points

Questions et réponses

Pour ce défi, s'il vous plait vous vous référer à l'appel d'offres sur Achats et ventes.

Toutes les questions concernant un défi en particulier seront affichées ici avec la réponse correspondante.

Si vous avez une question à propos d'un défi, veuillez l'envoyer à ISED-ISDE@canada.ca.

Vous pouvez également consulter la Foire aux questions sur le programme Solutions innovatrices Canada.

Un lexique est aussi disponible.

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