- 1 Le présent article a été produit dans le cadre du projet HECTTOR (Humain engagé par la cobotisation (...)
1Les années 1980-1990 sont classiquement repérées par l’histoire de la robotique comme un tournant à la fois technique, scientifique et social contribuant à la structuration de la discipline1. C’est au milieu des années 1980 qu’apparaissent en effet les sociétés savantes et fédérations professionnelles : Robotics and Automation (IEEE) en 1984, International Foundation on Robotics Research (IFRR) en 1986 et International Federation of Robotics (IFR) en 1987 (Leopold 2012). C’est également à cette époque que les financements étatiques à la recherche et au développement s’adressent directement à la robotique contribuant à la constituer comme domaine technique et scientifique. Enfin, c’est à ce moment que l’augmentation du potentiel de calcul, la réduction de la taille des composants informatiques et le perfectionnement des capteurs proprioceptifs et extéroceptifs permettent une sorte de convergence entre l’automatisation industrielle (dans laquelle les premiers « robots » apparaissent depuis les années 1960) et la recherche sur les machines autonomes et l’intelligence artificielle. Ces évolutions engendrent une progressive institutionnalisation de la robotique autour d’un « mandat » social et scientifique dont les contours sont toutefois mouvants et font l’objet d’une série de controverses internes à la discipline.
- 2 On reprend cette tripartition de Whitney (1986). Cet article fait partie du corpus sur lequel s’app (...)
2Nous définirons le « mandat » au sens que lui donne la sociologie des professions à partir notamment de la réflexion de E. Hughes (1971), comme l’un des instruments par lesquels un groupe professionnel revendique une identité spécifique, affirmant à la société une « expertise » et une « nécessité » sur un domaine de l’existence. Or ce mandat dans le cas de la robotique implique de légitimer la nécessité d’une « nouvelle discipline » et se structure en ce sens autour de trois « dimensions » : la recherche fondamentale (mandat épistémique), qui se propose d’établir des modèles mathématiques et physiques permettant la production et le contrôle de mouvements autonomes ; la recherche appliquée (mandat technique), qui s’attaque à concevoir des solutions d’automatisation pour des tâches progressivement plus complexes ; l’application réelle2 (mandat social), qui répond aux besoins d’automatisation dans des contextes d’activité pluriels (industrie, maison, hôpital…). La coordination entre ces trois dimensions du « mandat » disciplinaire peut être différemment interprétée et conduire à des définitions divergentes de la « discipline ». Ces divergences sont à la source de tentatives de « scission », marquées par la recherche de nouvelles labellisations. Tel est le cas de la « cobotique », terme apparu dans les années 1990 suite à des controverses qui trouvent leurs racines dans les années 1980 et qui est mobilisé aujourd’hui dans le cadre des débats sur la « quatrième révolution industrielle » pour présenter une « nouvelle robotique ».
3Cet article s’intéresse au sens et à l’origine de ce label « cobotique » au sein des débats entre roboticiens dans la période qui va des années 1980 aux années 2000 sur le triple « mandat » de la discipline. Comme toute controverse, ce processus de redéfinition du rapport au mandat implique la mobilisation d’arguments pluriels tout à la fois techniques, économiques, éthiques et sociaux ; des discours qui s’appuient à la fois sur des métrologies et des imaginaires (Gras, Poirot-Delpech, 1990 ; Callon, 2006). On s’efforcera donc d’éviter un double écueil : d’un côté, on ne pensera pas cette controverse comme la simple opposition entre deux options techniques ; d’autre part, on s’abstiendra d’y voir une question exclusivement liée à l’application que l’on ferait d’une même technologie « robotique ». L’on s’efforcera de l’analyser comme une confrontation entre des façons de concevoir ensemble les trois dimensions du mandat disciplinaire.
4On évitera donc de réduire cette controverse à l’opposition entre robotique de substitution et d’assistance à laquelle le discours non spécialiste (Saraceno 2020) reconduit souvent la cobotique. Bien que cette dichotomie ne soit pas complètement absente des controverses entre roboticiens, elle ne représente pas une ligne de fracture nette. C’est plutôt autour de la façon de penser le rapport entre ce que l’on appellera le travail humain, c’est-à-dire le geste de transformation des conditions environnantes en vue de la production d’un effet valorisé, et la robotique dans le cadre du triple mandat évoqué plus haut, que se jouent les oppositions. Dans quelle mesure la modélisation des dimensions du « travail » humain représente l’apport scientifique fondamental de la robotique ? Dans quelle mesure la reproduction de ce « travail » est-elle le défi technique principal de la robotique ? Dans quelle mesure la robotique est-elle un support technique au travail humain ?
5À la fin des années 1970, la robotique de manipulation, à savoir cette partie de la discipline qui cherche à développer des systèmes capables d’interagir « directement » avec un environnement par un contrôle de la force de contact, se révèle un carrefour particulièrement important dans les débats de constitution disciplinaire. D’une part, la diffusion des premiers « robots » industriels depuis les années 1960 avait montré l’intérêt et les limites des « bras » mécaniques dans le cycle de production manufacturier ; d’autre part, le développement de capteurs de force et de position de plus en plus précis et avec une capacité de traitement informatique augmenté permettait d’envisager la programmation de « bras » avec un contrôle majeur de l’interaction avec l’environnement ; enfin l’engagement de recherches sur la coordination œil-main et plus généralement sur les relations entre activités cérébrales et musculaires conduisait à réfléchir aux conditions de la manipulation humaine et à sa reproductibilité.
6Cela impliquait donc de penser le rapport entre la manipulation humaine - la transformation directe de la matière par le geste - et l’automatisation en termes tout à la fois de reproduction et d’assistance. Ces questions conduisent à la progressive convergence de réflexions qui étaient restées plutôt éloignées : télémanipulation, intelligence artificielle et automation industrielle. Dans ce contexte de structuration du champ de la robotique comme convergence de réflexion sur les rapports entre « bras mécanique » et « manualité humaine », la problématique de ce que nous définirons le « contrôle du geste » s’affirme comme une question centrale. Cette expression ne se présente pas dans les textes des roboticiens, mais traduit une question technique centrale qui s’impose à partir des années 1970 et qui concerne la possibilité de développer des systèmes automatiques capables de contrôler de façon contemporaine le mouvement de l’organe manipulateur et son contact avec la matière afin de réaliser une « manipulation », c’est-à-dire une transformation valorisée. Or, cette question avait émergé par la convergence des réflexions sur la possibilité de reproduire techniquement le contrôle humain du geste qui se développaient parallèlement dans la télémanipulation et dans la robotique industrielle.
7Jusqu’aux années 1980, les télémanipulateurs étaient utilisés principalement dans le contexte des industries « de flux », dans lesquelles les opérateurs ont des interactions ponctuelles et à haut risque avec la matière (nucléaire, chimie…). Au contraire, les bras autonomes s’étaient implantés dans les industries de série (automobile). Dans ces cadres, d’une part, les télémanipulateurs étaient conçus pour interagir très finement avec un environnement instable, en laissant totalement le contrôle du geste à l’opérateur, impliquant le développement d’une série de traductions complexes et lentes entre le mouvement du bras humain et celui du bras mécanique ; d’autre part, les robots industriels étaient pensés pour effectuer des tâches répétitives et rapides en évitant tout contact direct avec l’environnement ou en le stabilisant très fortement (soudage et peinture principalement). Or, dans le contexte de transformations productives et techniques des années 1970-1980, ces solutions rencontrent des limites similaires. D’une part, on demande à la télémanipulation de chercher des façons de fluidifier et accélérer les mouvements de contact avec des environnements fortement instables, d’autre part, l’automatisation progressive des ateliers d’assemblage et l’introduction de méthodes de production flexibles placent la robotique industrielle devant la nécessité de rendre les bras capables de s’adapter au contact avec un environnement changeant.
8À ce carrefour, le développement de système de « contrôle par retour de forces » s’impose comme une des problématiques centrales de la robotique qui se constitue en discipline. C’est d’abord dans la télémanipulation que le capteur de force avait été utilisé et cela afin d’assister l’opérateur dans le contrôle du bras esclave par l’interface « maître » (le joystick par exemple), en restituant des informations sur le contact du dispositif avec la matière. Or, dans les années 1970, on envisage de s’en servir pour fournir aux systèmes autonomes des feedbacks leur permettant de contrôler automatiquement l’interaction avec l’environnement. Toutefois l’intégration de cette solution dans la robotique autonome se confronte à un important problème d’instabilité. Pour un robot conventionnel contrôlé en boucle fermée, le contact ressenti par un capteur de force produit des effets sur la boucle qui peuvent conduire à des mouvements exagérés, potentiellement destructeurs. Cela impliquait notamment d’introduire dans le dispositif de contrôle de la compliance mécanique (Watson, Drake 1975), permettant la filtration de la force via une vitesse de calcul et une réactivité des capteurs accrues (Whitney 1987).
9La recherche de la solution à ce problème renouvelle à la fois la robotique autonome et la télémanipulation. D’une part, l’idée d’un bras « sensible » ouvrait la possibilité d’imaginer des systèmes artificiels capables de transformer « directement » la matière ; d’autre part, dans le cadre de la télémanipulation et de la prothétique, cela permettait d’imaginer des systèmes « d’augmentation » du bras humain par un prolongement robotique. À ce carrefour commençait donc à émerger l’idée d’une co-manipulation couplant contrôle moteur humain et robotique ; une manipulation réalisée par un bras mécanique contrôlé par l’homme comme s’il s’agissait de son bras. Pour cela, il s’agissait de se servir des avancées du contrôle par retour de force pour réaliser une transmission « directe » entre le contrôle humain du geste et le bras mécanique. Cette ambition peut être résumée par une formule du roboticien Homayoon Kazerooni qui, dans les années 1990, participe à la controverse à laquelle s’intéresse cet article :
« If « talking » is defined as a natural method of communication between two people, then we would like to communicate with a computer by talking rather than by using a keyboard. The same is true here : if “maneuvering the hands” is defined as a natural method of moving loads, then we would like to move a load by maneuvering the hands, rather than by using a keyboard or joystick. » (Kazerooni 1993 : 10)
10Pour « faire dialoguer » directement la main et le bras mécanique, l’on commença donc à penser à intégrer dans le télémanipulateur des solutions utilisées dans les robots autonomes pour filtrer le retour de force. Dans un effet d’aller-retour, le contrôle par retour de force qui venait de la télémanipulation y revenait enrichi par le passage dans le robot autonome. Cette perspective avait été explorée dès les années 1960, mais elle trouvait dans les années 1980 un contexte scientifique, technique et social favorable pour se déployer.
11En 1968, General Electric (GE) avait tenté d’intégrer un système de contrôle par retour de force à un bras télémanipulateur pour traduire directement le geste humain dans un bras mécanique sans passer par un joystick, afin d’associer la précision du contrôle humain des gestes avec la force du bras mécanique. Il s’agissait d’un télémanipulateur classique composé de deux robots emboités reproduisant la morphologie du bras humain et fonctionnant selon un modèle maitre-esclave. On avait donc à faire à un système maitre-esclave, qui, par sa morphologie, permettait de faire coïncider le contrôle psychomoteur du robot maître avec le contrôle électromécanique du robot esclave. En ce sens, le deuxième bougeait comme s’il était contrôlé directement par les gestes de l’opérateur (Groshaw 1969). Ce système que l’on pourrait définir comme un premier exosquelette se révèlera extrêmement instable et, pour cette raison, dangereux pour l’opérateur par la proximité entre bras humain, robot maître et bras esclave. Le contrôle par retour de force du bras esclave au contact avec l’environnement par le robot maître, lequel était en contact avec le sujet, risquait de transmettre une énergie cinématique mortelle pour l’opérateur. Comme on le verra, la question de la sécurité du travailleur est au cœur de l’enjeu de la co-manipulation et sera un des freins les plus importants à son développement.
12Alors que ces premières tentatives de co-manipulation restent marginales durant les années 1970-1980 à cause de la difficulté à résoudre les problèmes de sécurité qu’elles soulevaient, le contrôle par retour de force se déploie dans la robotique de manipulation automatique (Whitney 1977). Toutefois, cette avancée se fait grâce à la stabilisation progressive du contact, notamment par l’introduction de systèmes de compliance et surtout par une structuration du contexte d’usinage permettant de limiter les marges de la réponse du robot, éloignant donc d’un point tout à la fois technique, scientifique et social, la robotique de manipulation de l’idée d’un contrôle « direct » de l’action du bras robotique sur la matière. C’est donc dans la conception d’environnement « structuré » et contrôlé dans lequel chaque pièce ou élément de l’espace de travail est dans les tolérances géométriques attendues et référencées que le contrôle par retour de force se déploie. Toutefois, cette évolution technique qui trouvait les premiers usages dans le contexte industriel semblait diverger par rapport au défi scientifique, porté en ces années par les applications de l’intelligence artificielle en robotique, consistant à développer des systèmes de contrôle de plus en plus complexes permettant de reproduire le fonctionnement psychomoteur de la manipulation humaine dans le bras mécanique ; cela pouvait également révéler une tension avec une certaine demande sociale qui, dans le cadre d’une évolution de la production industrielle vers la « flexibilité », attendait des solutions robotiques capables d’une adaptation à un environnement de plus en plus instable.
13Ainsi, alors que dans l’application industrielle la robotique avançait par la structuration de l’environnement, du point de vue de la recherche fondamentale, l’exploration de la possibilité de se servir du contrôle par retour de force pour concevoir des systèmes de contrôle calqués sur la finesse de l’adaptabilité psychomotrice humaine demeurait la perspective la plus stimulante. Dans ce contexte, en 1986, à la Conférence Internationale de Robotique et Automation de San Francisco, Daniel E. Whitney, l’un des pionniers du contrôle par retour de forces, avait lancé un pavé dans la mare, en dénonçant l’anthropomorphisme des conceptions de la robotique de manipulation à rebours des applications concrètes faites dans le monde industriel. D’après Whitney, les chercheurs qui se sont engagés dans la conception de système de contrôle par retour de force ont été largement fascinés par les possibilités que celui-ci ouvrait aux recherches sur l’intelligence artificielle. Ils ont ainsi vu dans le développement de cette solution technique l’occasion de concevoir de « vrais » robots : c’est-à-dire des machines capables de reproduire l’action de l’homme.
14Or, en prenant comme modèle la manipulation humaine, ces recherches ont adopté ce que Whithey appelle ironiquement le paradigme du « model airplane » au sens où elles ont cherché à reproduire la façon dans laquelle « a person might assemble a model airplane in his kitchen ». Ces robots devraient donc être capables de mettre en ordre des pièces de différentes tailles et de différentes formes par leur manipulation sans aucun repère extérieur. Ainsi, Whitney (1986), dans une communication au titre polémique : Real robots don’t need jigs, souligne que même si on arrivait à concevoir ces « vrais robots » qui n’ont besoin d’aucun type de gabarits (jigs) pour réussir leur assemblage, ceux-ci ne trouveraient pas leur place dans une usine. Cela parce que l’homme qui leur sert de modèle est le condensé de deux millénaires d’évolution dans un milieu instable et non pas le travailleur concret qui agit dans un cadre fortement structuré et organisé comme celui d’une usine :
People have opposed thumbs, sensitive fingertips, and stereo vision, all beautifully developed and exquisitely coordination. But these capabilities probably evolved over time as responses to life in a very unstructured environment. Is that a good model for the environment of a factory ? (…) Unfortunately, this paradigm does not describe how people work in factories, at least well-organized factories. Structure and organization are with make factories work. (…) The real intellectual failure here is in confusing with people do with how they do it. The goal in robotics should be to reproduce the former, not the latter. (…) The methods they (the people n.d.r.) use are those resulting from millenia evolution, suitable to a changing and unstructured environment. Lacking good position sensors in their arb they grope skillfully with sensitive fingers. Unable to position parts with machine tool accuracy, they deftly wiggle them back and forth until they mate. Why when the capabilities of a machine are needed, should those of man be copied ? (Whitney 1986 : 748).
15Si c’est toujours grâce à ses mouvements biomécaniques que l’homme travaille, le travail est quant à lui le résultat d’une production normative par laquelle ces mouvements sont « encadrés » pour devenir un geste doué « d’efficacité » et donc de sens. L’adaptation psychomotrice par laquelle a eu lieu l’hominisation est indéniablement la couche fondamentale de la technicité humaine, mais c’est par le « travail », c’est-à-dire par la capacité humaine à extérioriser, dans des outils techniques, sociaux et organisationnels, l’effort de stabilisation entre l’organisme et le milieu que cette technicité s’est déployée (Leroi-Gourhan 1964). C’est cette normativité spécifique de l’activité humaine que la robotique devrait chercher à reproduire plus que la biomécanique dans son fonctionnement « absolu ». Toutefois, précise Whitney, cette conception est entravée par l’imaginaire anthropomorphe du contrôle moteur. Il souligne par exemple la façon dont ses étudiants se révèlent incapables de penser un robot pour faire la vaisselle sans imaginer des bras qui manipulent des assiettes. Cela en faisant totalement abstraction du fait « that local department stores sell dishwashing robots for $ 250 » qui fonctionne principalement par la constitution d’un environnement étanche. Ainsi, d’après Whitney, il ne faut pas demander au robot de reproduire le contrôle sensori-moteur spontané de l’homme, mais au contraire d’automatiser toute ces solutions par lesquelles l’homme continue de stabiliser son rapport à l’environnement en orientant son activité « naturelle » sans passer par l’évolution biologique.
- 3 Cela avait été montré dans les années 1970 notamment par Anthony Kondoleon (1976), un doctorant de (...)
16Cela impliquait donc de déplacer les efforts de recherche de la robotique de la conception de robot comme « objet » indépendant interagissant avec un environnement instable vers celle d’environnements stabilisés par la « robotisation ». Ce déplacement impliquait d’engager la robotique dans un travail de recherche plus centré sur la matérialité physique de l’interaction entre environnements, machines et opérateurs que sur la question du « contrôle » (Whitney 1993). Cela va ouvrir une véritable tension dans l’interprétation du mandat technique et épistémique : si en effet pour un grand nombre de roboticiens le défi principal que la discipline devait révéler consistait à multiplier les axes de mouvement des bras robotisés, la perspective ouverte par Whitney semblait revenir sur cet imaginaire professionnel. Lorsque des chercheurs comme James Nevins, Paul Watson, Daniel Whitney et Samuel Drake ont souhaité utiliser les robots contrôlés par retour de force aux tâches d’assemblage industriel, ils se sont rendu compte que l’on n’avait aucune métrique précise de ces tâches3. Ils conçoivent donc la modélisation des phases de production comme l’un des défis scientifiques primaires de la robotique. Ainsi, les travaux de ces chercheurs ont permis de montrer que la plus grande partie des assemblages dans l’industrie se faisait sur l’axe principal de l’objet assemblé et donc que des robots à quatre axes étaient souvent suffisants pour accomplir ces tâches. Cela aurait conduit Whitney à affirmer qu’au lieu de se concentrer sur la conception de robots capables de réaliser un geste générique adaptable aux situations de travail, il fallait mettre l’accent sur le rapport entre geste de travail et robot en cherchant à redéfinir le premier afin de le rapprocher du fonctionnement du robot :
« Where is the line between the robot and the job, and whose responsibility is it to bridge the gap ? The academic response has largely been to seek to improve the technology of the robot, an approach that has a long learning curve and may have some hard limits. An alternative approach, usually found in industry, is more balanced and attempts to redefine the job so that robot and job are more nearly matched » (Whitney 1993 : 262).
17Cette ligne de fracture entre une robotique centrée sur le développement de machines capables d’adapter leur mouvement pour réaliser des gestes génériques et une robotique orientée vers la conception de gestes structurés apparait clairement à la lecture de Marvin Minsky, l’auteur futuriste « père » de l’intelligence artificielle. Parcourant son fameux manifeste sur la « Telepresence », il apparait évident que c’est contre sa conception que le texte de Whitney est rédigé. Dans ce court document au retentissement international, Minsky annonçait en effet: « future instruments that will feel and work so much like our own hands that we won’t notice any significant difference ». Pour Minsky, le futur de la robotique de manipulation se trouvait justement dans la reproduction de la physiologie humaine et dans la conception de solutions techniques pour transférer « directement » le contrôle de la main humaine au contrôle de la main robotique :
« If people had a bit more engineering courage and tried to make these hands more like human hands, modeled on the physiology of the palm and fingers, we could make nuclear reactor plants and other hazardous facilities much safer » (Minsky 1980 : 48).
18La télépresence renvoie en effet à l’image d’une téléopération parfaitement « naturelle » dans laquelle le bras mécanique exécute le geste humain « à la place » de celui-ci. Cela permettrait justement une « présence » à distance. L’idée même de concevoir la robotique comme un encadrement de l’interaction entre robots et tâches est considérée par Minsky comme une conception « primitive ». Le robot doit pouvoir reproduire les gestes humains. La controverse porte alors sur la façon de comprendre le rôle de la robotique dans la production d’un « contrôle du geste ». D’une part, les tenants de l’AI mettaient l’accent sur l’augmentation de la capacité de calcul des systèmes de contrôle, concevant cela comme la condition de possibilité de la reproduction de n’importe quel geste ; les auteurs comme Whitney, qui cherchent à fonder une « science de l’assemblage », se concentraient au contraire sur la limitation des besoins de contrôle par la structuration des gestes. Cela conduit à comprendre de manière différente le mandat « social » de la robotique. Ainsi, pour les tenants de l’AI, l’horizon est celui d’une société du « contrôle à distance » dans lequel l’homme serait définitivement séparé du geste de travail considéré comme dangereux (Moricot 2020) ; d’autre part, pour les tenants d’une robotique de « design », l’horizon est celui d’un espace structuré dans lequel homme et robot trouveraient des conditions pour réaliser « efficacement » des tâches selon leurs spécificités cinématiques. Cela marquait également une distance au niveau de la conception du mandat épistémique même de la robotique. Pour les premiers, en effet, l’abandon d’une recherche fondamentale sur l’action des robots au profit de solutions « passives » au nom de leur « économicité » (monétaire et conceptuelle) révélait le manque d’ambition et de « vision » des ingénieurs :
« A good production engineer can solve almost any specific problem by using a special jig, fabricating a new part, developing a special tool for the hand, or replacing the hand with a special tool. Each problem gets solved, to be sure, but the overall technology becomes antiquated and goes unnoticed until an accident (…). » (Minsky 1980 : 48).
19Au contraire, les tenants d’une approche par le « design » soulignaient la façon dont les experts en AI, en se concentrant exclusivement sur les fonctions de contrôle, perdaient de vue la dimension la plus « matérielle » de la manipulation, à savoir la rencontre physique entre l’organe qui manipule et l’environnement manipulé.
20Cela avait été l’idée principale d’un neuroscientifique engagé dans la conception de robots manipulateurs, Neville Hogan, qui partait d’un constat banal : « By any reasonable definition, manipulation of an object implies mechanical interaction with that object » (Hogan 1988 : 677). En dépit de cette évidence, les concepteurs de robots n’avaient que peu investi la question du rapport physique entre machine et environnement. Le principal défi pour eux consistait à améliorer le contrôle ou, pour le dire avec une formule, ils ne se souciaient que du système « nerveux » du robot en oubliant le rôle des « muscles » dans le processus de manipulation. Hogan soulignait ainsi que le contrôle du bras robotisé ne pouvait pas dépendre exclusivement du retour de force. En effet, toute interaction physique est régulée par deux variables : un effort (une force) et un flux (le mouvement), qu’on ne peut maitriser indépendamment à cause de leur rapport de causalité (l’un implique l’autre : plus le mouvement est rapide, plus la force appliquée est importante). Lorsqu’il s’agit de saisir rapidement un objet fragile, avec un système de contrôle par retour de force, cela peut se révéler destructeur. Dans le cas de la manipulation humaine, cela se révèle un geste anecdotique parce que la co-contraction de muscles antagonistes permet de réguler la force de contact (Hogan 1984a). D’un point de vue mécanique, la contraction opposée des muscles peut être considérée comme une forme de contrôle de l’impédance/admittance, c’est-à-dire la capacité à accepter un vecteur de mouvement et à laisser sortir simultanément un vecteur de force ou vice-versa (Hogan 1984b).
- 4 La fille de Marvin Minsky, Margaret Minsky participera activement à ce domaine de recherche dans la (...)
21Pour Hogan, en partant du principe que l’environnement se présente généralement à la manipulation comme une admittance (une masse ou une contrainte cinématique), le robot doit être conçu comme un système de contrôle de l’impédance. Or, justement, dans les systèmes de contrôle par retour de force, le robot est conçu comme une admittance. Autrement dit, dans les systèmes de contrôle par retour de forces, environnement et manipulateur sont modélisés comme ayant la même « causalité physique » : ils absorbent de la force et restituent du mouvement ; de là vient leur instabilité (Hogan 1987). Le contrôle de l’impédance était pour Hogan un modèle théorique du contrôle de la manipulation et voyait des applications de ces idées dans le développement des interfaces haptiques plus que dans le domaine de la robotique4. Il pensait en effet que dans le monde physique, les impédances ont une variabilité trop importante pour pouvoir concevoir un système de contrôle artificiel sur cette variable. Sans la compliance naturelle de la main humaine qui lorsqu’on écrit, par exemple, gère simultanément l’impédance de la rigidité du stylo et celle visco-élastique de la pointe qui glisse sur la feuille, le traitement de cette variable implique d’avoir une gamme très large et un temps de latence très court (Hogan, 1984b). Malgré cette mise en garde, d’autres roboticiens voyaient dans cette option théorique la possibilité de reprendre les travaux sur la comanipulation. C’est le cas d’un ingénieur du MIT, Homayoon Kazerooni (1985), qui développa un système artificiel de contrôle de l’impédance dans une thèse à la soutenance de laquelle Hogan avait participé en tant que membre du jury.
22Partant des résultats de cette thèse, dans les années 1990, à l’université de Berkeley, Kazerooni avait repris les projets d’exosquelette des années 1960 et avait conçu un robot fonctionnant par un système d’amplification de la force humaine appelé explicitement « extender ». Kazerooni partait d’une conception de l’interaction entre homme et robot principalement axée sur la force :
« A human’s ability to perform physical tasks is limited by physical strength, not by intelligence. We define ‘extenders’ as a class of robot manipulators worn by humans to augment human mechanical strength, while the wearer’s intellect remains the central control system for manipulating the extender (…) The human becomes a part of the extender, and ‘feels’ a force that is related to the load carried by the extender » (Kazerooni 1993 : 10).
23Utilisant le principe du contrôle d’impédance et en travaillant sur la co-localisation des capteurs et des actionneurs pour réduire le temps de latence, Kazerooni avait réussi à dépasser les problèmes du système maitre-esclave et donc à réaliser un robot télémanipulateur « direct ». Il avait conçu une interface haptique qui restituait la force en l’amplifiant et la réduisait en la recevant (Kazerooni, Ming-Guo 1994). Or, la stabilisation de ce type d’exosquelette se révéla très complexe et couteuse. Dans la mesure où les humains présentent une impédance imprévisible, pour garantir leur sécurité, il faut multiplier les systèmes de compliance.
24En 1988, Edward Colgate, un doctorant de Hogan au MIT, propose dans sa thèse une piste différente pour tirer profit des recherches sur le contrôle d’impédance en robotique.. Il pense que pour améliorer les systèmes de contrôle, il ne faut pas chercher à reproduire le contrôle de l’impédance des muscles antagonistes humains. Ces reproductions seront en effet toujours trop instables pour s’appliquer à une large échelle. Il s’agit au contraire de se concentrer sur la stabilisation du couple manipulateur-environnement, en évitant ainsi de devoir prendre en compte la causalité physique des deux systèmes physiques. Autrement dit, il s’agit de constituer un environnement robotique dans lequel la question du contrôle contemporain du mouvement et de la force serait contournée. Pour cela, Colgate introduit une notion, reprise de l’ingénierie électronique, qui deviendra centrale dans la suite de ses travaux : la « passivity ». Cette notion se réfère à un système qui consomme plus d’énergie qu’il n’en produit (par exemple, une résistance ou un condensateur). Les systèmes physiques, d’après Colgate, peuvent avoir des interactions « robustes » et « stables » grâce au principe de passivité indépendamment de leur impédance (Colgate, Hogan 1989). L’exemple porté par Colgate dans un article séminal est celui de deux poutres d’acier qui soutiennent un bâtiment. Pour établir leur stabilité, la prise en compte de leur impédance est inutile puisque, dans leur interaction, elles sont parfaitement passives (Colgate, Brown, 1994).
25Il s’agit donc de définir comment un robot, qui est un système contrôlé et donc actif, peut être modélisé comme passif. En effet, si l’on peut raisonnablement penser que la dynamique environnementale d’une pièce vue par le manipulateur est passive, une condition nécessaire pour la stabilité couplée est que l’admittance du manipulateur soit également passive. Cela impliquait néanmoins de redéfinir la conception de la robotique de manipulation. Si, depuis les premières recherches sur les exosquelettes maitre-esclave, on avait en effet pensé à des boucles de force comme système de contrôle, l’idée de Colgate était au contraire de faire en sorte que toute interaction, y compris avec l’opérateur humain, soit conçue comme passive donc sans production de forces.
26La solution à laquelle travaille Colgate au début des années 1990 consiste ainsi en la conception d’un « passive haptic display », c’est-à-dire une interface permettant de reproduire virtuellement la relation haptique la plus large possible avec un environnement passif (Colgate, Brown 1994). L’exemple sur lequel il se concentrera à la Northwestern University avec différents collègues était celui d’un mur virtuel. Cette interface haptique, à la différence de celle nécessaire pour l’extender de Karezooni, n’amplifie pas la force, mais y résiste. Elle est en ce sens passive (Colgate, Schenkel 1994). Ce mur sera l’un des points de départ de la conception du premier cobot. La formalisation de cette idée apparait pour la première fois en 1996 sous la dénomination de « programmable constraint machines » dans une communication qui gagna le prix de la meilleure étude à l’International Conference on Robotics and Automation de Philadelphie. L’intuition de Colgate prend comme point de départ une sorte d’inversion de la conception du rapport de forces entre robot manipulateur et opérateur :
« Conventional approaches to haptic interface rely on high gain servos to implement virtual constraints. The role of the servo is to reduce the apparent degrees of freedom in such a way as to effectively constrain a human operator’s motion. A significant drawback of this approach, however, is that the operator must interact directly with a high-power system that is not inherently passive, and which may become unstable. In this paper, we present a novel approach to haptic display which allows virtual constraints to be implemented in a manner that is completely passive and therefore intrinsically safe. The key idea is to begin with a device having zero or one degree of freedom, and to use feedback control to increase the apparent degrees of freedom as necessary » (Colgate, Peshkin, Wannasuphoprasit 1996 : 539).
- 5 Le premier modèle était à une seule roue avec un seul degré de liberté, par le suit l’équipe de la (...)
27La philosophie à la base de cette idée part d’une conception du mandat de la robotique à rebours par rapport à l’imaginaire d’un défi technique basé sur l’augmentation des marges de mouvement de la machine. Il s’agit au contraire de réduire les degrés de liberté du robot par des liaisons non holonomes. Cela permet d’éviter de devoir introduire des servomoteurs, comme ceux utilisés dans les interfaces haptiques conventionnelles pour limiter les degrés de liberté ressentis par l’opérateur. Les contraintes ne proviennent donc pas de moteurs actifs, mais d’un environnement complètement passif : le mur et une roue virtuelle. Cela impliquait de renoncer au principe de l’augmentation de la force sur laquelle s’était concentrée toute la recherche sur la comanipulation. Dans la pratique, le robot5 ne possède pas de moteurs actifs. Il est donc poussé par l’homme qui apporte toute la force motrice. Lorsque le robot rencontre le mur virtuel, celui-ci contraint, à travers l’utilisation d’un capteur de force, la roue à tourner sur un autre axe. Pour l’opérateur, la roue est toujours libre de mouvement. Il s’agit en ce sens d’un mur « perceptually smooth along any direction ». L’environnement et le robot sont parfaitement passifs pour l’opérateur et cela se révèle être un avantage majeur :
« A mechanically passive robot operates in continuous time, and naturally provides perceptually smooth performance in response to forces applied to it by a user. Lacking external sources of energy, no hardware or software failure can produce high velocities ; kinetic energy is limited to that provided by the user. Lastly, the stability of a mechanically passive device is assured at all frequencies » (Peshkin, Colgate, Moore 1996 : 551).
28Le terme cobot apparait la même année à l’International Mechanical Engineering Congress d’Atlanta (Colgate, Wannasuphoprasit, Peshkin 1996 : 7). L’origine de la dénomination est le résultat d’un petit concours lancé par Colgate à ses collaborateurs pour donner un nom plus attractif au « programmable constraint machines ». Selon l’histoire, ce fut le postdoctorant Brent Gillespie qui gagna le prix de 50 dollars en proposant la contraction des mots robot et collaboration. Au-delà de l’anecdote, le terme cobot est choisi par Edward Colgate et Michael Peshkin (le collègue de Colgate qui contribua le plus au développement du Cobot), parce qu’il leur permet de mettre l’accent sur le changement de perspective qu’ils souhaitent introduire dans la robotique de manipulation. D’après Colgate et Peshkin, depuis le Hardiman, l’horizon de recherche n’avait pas changé, malgré les améliorations techniques. Tout modèle d’interaction homme-robot portait sur l’amplification de la force, comme dans le cas de l’Extender de Kazerooni. Les deux pères du cobot partent au contraire d’une perspective différente :
« Cobots hold great promise for human-computer physical interaction. The philosophy behind cobots is that shared control of motion, rather than amplification of human power, is the appropriate metaphor for collaboration » (Peshkin, Colgate 1999 : 335).
« The cobot approach is based around the recognition that in the industrial environment, intelligent tools are needed more to supply guidance than to supply power. It’s the power aspect that is potentially dangerous. » (Akella, Peshkin,et. al. 1999 : 728)
29Émerge ainsi une deuxième controverse qui sépare cette fois-ci les continuateurs du projet de Hogan d’un contrôle de la manipulation par la prise en compte de sa dimension physique. Bien que ces chercheurs partent d’une même critique de l’idée d’une « délocalisation » du geste par la transmission de son contrôle de l’homme à la machine, tel qu’il est pensé par les tenants de l’IA, ils se séparent sur la façon de concevoir le rôle de la robotique dans le « contrôle du geste ».
30D’une part, la critique de Kazerooni à la perspective de la télépresence insiste sur l’exclusion de tout rôle du bras mécanique dans le contrôle du geste. Le principe guide de l’extender est que la précision du geste est toujours contrôlée par l’opérateur et jamais délégué, mais que la force du mouvement est prise en charge par le bras mécanique. En ce sens, alors que la téléprésence cherchait à produire une coïncidence entre contrôle du geste et contrôle robotique, concevant des systèmes par lesquels le contact du bras mécanique avec l’environnement puisse être ressenti précisément et immédiatement par l’opérateur (solution qui sera adoptée pour des robots très sophistiqués comme les machines chirurgicales), dans le cas de l’extender, l’opérateur et le robot « ne doivent pas ressentir la même chose ». Le sujet ne doit pas éprouver le poids de la charge (que le robot doit gérer), mais doit percevoir le détail de la surface pour la manipuler. Kazerooni appellera son système : « téléfonctionnement ». Cela lui permettait de se distinguer à la fois de l’ancienne « télémanipulation » et de la « télépresence » de l’AI, en insistant par-delà sur l’exclusion du bras robotique dans le contrôle du geste (Kazerooni 1990).
31Par ailleurs, la cobotique de Colgate se développe en retenant à la fois la critique de Hogan et la perspective de « design » de Whitney. Cela conduit à une façon de concevoir le mandat épistémique de la robotique qui renvoie dos à dos « extender » et « télépresence ». Du point de vue de la conception théorique du « contrôle du geste », paradoxalement, la perspective de l’extender et celle de la téléprésence se rejoignent. Pour l’un comme pour l’autre, le système de contrôle humain du mouvement est la source essentielle du geste : il s’agit donc soit de le reproduire (robot autonome doté de AI), soit de construire un système de transmission sans perte (télépresence), soit de faire en sorte qu’il y ait une coïncidence entre le contrôle humain du geste et le mouvement mécanique du robot (la solution de l’extender). La cobotique au contraire conçoit le « travail » comme un geste qui est coproduit par l’engagement psychomoteur humain et l’encadrement que lui donne la machine. C’est ainsi que le mandat social est défini différemment : l’extender pense encore les choses en termes d’utilisation du robot pour mettre l’homme à distance du geste technique (à la différence de la conception de la télépresence, l’opérateur n’est pas éloigné de l’environnement dangereux, mais du mouvement dangereux, la préoccupation centrale de l’extender est en effet les TMS). Au contraire, pour la cobotique, c’est l’interaction systémique entre environnement de travail, machine et opérateur, qui représente le problème à résoudre : le « robot » ne doit pas servir à « libérer » l’homme d’une dimension de son interaction avec l’environnement (la force, la répétitivité, la précision, le contact avec la matière), mais à structurer cette interaction.
32La robotique n’a donc plus la mission de concevoir des « bras humains » augmentés dans leur force ou dans leur ubiquité. Cette remise en cause du mandant disciplinaire se base sur un nouveau diagnostic de ce que la robotique doit apporter à l’automatique industrielle. Dans l’atelier d’assemblage des usines, les pièces les plus lourdes étaient depuis longtemps soulevées à l’aide de treuils pneumatiques. Toutefois, plus les dispositifs de portage se généralisaient, plus le volume à déplacer et ainsi les difficultés de manœuvre pour éviter les contacts avec la carrosserie augmentaient. De là vient l’idée de se servir de la robotique, non pas pour augmenter la force des opérateurs, mais pour les assister dans les actions de guidage. En renouant avec la perspective de Whitney, la cobotique transforme le mandat de la robotique de manipulation en l’orientant vers la construction d’un espace de travail structuré.
33Dans la suite de leurs travaux, Colgate et Peshkin élargiront leur perspective en parlant de « intelligent assist devices » (IAD). Cette catégorie de dispositifs robotisés englobe à la fois les Cobots passifs (qui ne fournissent que du guidage), comme le premier déchargeur de portes développé par Colgate en collaboration avec General Motors, les Extender de Kazerooni, dont les premiers exemples industriels sont encore financés par General Motors (qui ne fournissent que de la force), ainsi que des « nouveaux » cobots développés par Colgate et ses collègues dotés d’une puissance motrice limitée.
34Si, progressivement, le principe de la passivité laisse la place à un univers plus complexe qui donnera naissance à la cobotique telle qu’on l’entend aujourd’hui, d’un point de vue épistémologique, le choix de la passivité a joué un rôle majeur dans l’émergence du label. En poursuivant les idées de Withney et de Hogan, Colgate a abandonné l’idée d’un bras humain renforcé et donc d’une manipulation « amplifiée », pour se concentrer sur la conception d’un environnement guidant la manipulation humaine. La thèse de Gilbert Simondon (1958) selon laquelle le perfectionnement des machines repose sur leur incomplétude plus que sur leur autonomie trouve ici un nouvel écho. Le philosophe pensait le processus technique d’automatisation comme la progressive amélioration de la relation réciproque entre ce que la machine et l’homme « savent » faire pour produire un geste « efficace », au lieu d’y voir la reproduction du geste humain par la machine autonome. Ainsi, par la cobotique, il ne s’agit plus de penser un « robot au travail » accomplissant de manière autonome un geste productif sous le contrôle plus ou moins direct de l’homme, mais de penser le travail comme le résultat d’un encadrement de l’activité humaine auquel participent les dispositifs robotisés. En ce sens, l’opérateur est maintenu non seulement « dans la boucle » cognitive de contrôle du geste, mais il est également appelé à participer à sa production matérielle. De plus, l’homme n’est pas conçu comme le « maître » de la machine qu’il contrôlerait selon le modèle bras-cerveau. Au contraire, il délègue au système automatique une partie de la gestion de sa propre activité motrice.
35Le cobot permet ainsi d’une certaine manière d’associer à nouveau la robotique avec une tradition qui pense les objets techniques en continuité avec la technicité incorporée dans les gestes. Cela implique de concevoir les robots moins comme des « machines autonomes », mais plus simplement et pragmatiquement comme des « outils ». Il s’agit donc des dispositifs qui peu ou prou interagissent toujours avec le corps humain en l’intégrant par delà son activité psychophysiologique dans un agencement de normes qui permet la concrétisation d’un geste valorisé par les effets qu’il a sur le milieu. La robotique est ainsi appelée à s’intégrer à l’organisation du travail en prenant en compte non seulement la tâche à réaliser, mais également les structures (matérielles et organisationnelles) qui le rendent possible. Ainsi, le mandat épistémique de la robotique se déplace de la modélisation et de la reproduction du geste humain à sa structuration pour un but défini.
36Le robot de manipulation pour la cobotique n’est pas la reproduction mécanique de la « main » qui compose l’organisme vivant « homme » ; il est un des organes techniques de l’organisme qui travaille, « comme la main ». Par ricochet, cela signifie également que le mouvement de la main n’est pas la source essentielle du travail humain, mais un des « outils » par lequel ce travail se concrétise. Cela rappelle la leçon de G. Canguilhem (1947) concernant le rapport entre organes, organismes et technique qui permet de révéler la façon dont la question du « contrôle » du « geste » du robot est finalement sans contenu ; la finalité d’un organe est en effet toujours déterminée par son « mécanisme ». La finalité indéterminée, qui implique de constamment repenser les agencements mécaniques dont elle se sert, se trouve dans l’organisme comme totalité, comme « expérience » de l’environnement (Hacking 2007). La main robotisée et la main organique ne sont que des chemins par lesquels l’organisme humain a trouvé sa voie particulière pour « stabiliser » sa relation avec son milieu, une voie que l’on appelle communément « travail ». La cobotique semble ainsi à rebours d’une conception robotique qui pense l’activité technique comme l’application de normes précises et qui envisage donc la possibilité de le reproduire grâce à la connaissance et à la traduction de ces normes de fonctionnement par un centre de contrôle. Au contraire, le geste technique apparait, via l’histoire du cobot, comme la capacité à mobiliser des organes, qu’ils soient incorporés, portés par le corps ou autour du corps, pour « normaliser un milieu », c’est-à-dire produire les conditions pour agir de manière stable dans un environnement instable.
37Cependant, les controverses à partir desquelles a émergé l’idée de cobotique ne sont pas closes et traversent même les différentes recherches qui se réclament de ce label. On peut ainsi se demander si la cobotique est révélatrice d’un mouvement de fond de la robotique en cours d’émancipation de l’imaginaire golémique de la construction du travailleur mécanique ou s’il ne s’agit que d’une déclinaison plus « acceptable » de ce même imaginaire, comme certains discours sur le robot qui collabore « comme un collègue » le laissent entendre. Or, l’histoire que nous avons retracée montre que l’origine de ce terme se trouve dans des débats de fond sur ce que l’on demande à la robotique. Le label cobotique, devenu un peu fourre-tout, semble aujourd’hui servir à donner une image « positive » de la robotique industrielle (Saraceno 2020). Son histoire montre que son heuristique est ailleurs.
38Le cobot n’est probablement pas un « bon robot », mais un « robot » bien pensée, non au sens de conçu d’une meilleure façon, mais pensé concrètement pour ce qu’il est : un outil, certes complexe, mais un outil qui, comme tout outil, encadre, normalise, canalise les efforts pour produire un but. Ainsi, si le robot ne reproduit pas le travail humain, on peut douter qu’il collabore avec l’homme. Tout simplement, le robot ne travaille pas de la même manière qu’une main qui, en tant qu’organe, ne travaille pas de manière autonome (bien que la synecdoque soit souvent mobilisée pour rendre compte de l’activité artisanale). Le travail est une activité humaine, même lorsqu’il est concrétisé par des machines « automatiques ». Cela implique toujours une forme d’engagement matériel de la part de l’homme. Le robot n’est ni un remplaçant ni un collègue. Il est plutôt l’une des solutions par laquelle l’homme, collectivement, canalise ses « efforts » pour les faire devenir un travail, c’est-à-dire une « stabilisation de l’interaction organisme-environnement » en une forme valorisée. Cette canalisation se fonde toujours sur un ratio économique entre la valeur (monétaire, morale, énergétique) attribuée à l’action de l’organe mobilisé et son « coût » (monétaire, morale, physique…).