Robotique libre & souverain

Robotique : du prototype maker à l'atelier automatisé

La robotique n'est plus réservée aux laboratoires : un atelier coopératif peut aujourd'hui concevoir, programmer et fabriquer ses propres machines avec des briques open-source éprouvées. Ce secteur couvre trois terrains complémentaires — le logiciel de contrôle, l'intégration capteurs/actionneurs et la fabrication mécanique numérique. L'objectif du hub est simple : produire des machines utiles, documentées, réparables et dont les plans comme le code restent la propriété de leurs auteurs.

Axe 1 — Contrôleurs, middleware open-source et logiciel robotique

Le cœur d'un robot moderne est un middleware qui fait dialoguer perception, décision et mouvement. ROS 2 s'est imposé comme standard de fait : architecture en nœuds, communication par topics/services, et une communauté qui fournit déjà capteurs, planificateurs et interfaces. On peut démarrer sur un simple mini-PC, puis migrer vers un microcontrôleur temps réel via micro-ROS quand la latence devient critique.

Exemples concrets

• ROS 2 (Humble / Jazzy) sur Raspberry Pi ou mini-PC : socle d'un robot mobile différentiel ou d'un bras 6 axes.
• Nav2 pour la navigation autonome : cartographie SLAM, évitement d'obstacles, suivi de trajectoire.
• MoveIt 2 pour la manipulation : cinématique inverse, planification de trajectoire, contrôle de pince.
• micro-ROS sur ESP32 ou STM32 : le microcontrôleur devient un nœud ROS à part entière (asservissement moteur, lecture encodeurs).
• Gazebo / Ignition ou Webots : simuler avant d'usiner, tester 200 scénarios sans casser une pièce.
• Foxglove Studio et rosbag2 : rejouer une panne, mesurer, corriger — la trace devient document de travail.
• OpenPLC quand il faut rester dans le monde de l'automatisme industriel (ladder, Modbus TCP) tout en gardant le code ouvert.

Propriété du travail : chaque paquet logiciel est versionné dans un dépôt Git avec sa licence explicite (Apache-2.0, MIT, GPL-3.0). Les scripts d'installation (rosdep, Docker, Ansible) sont livrés avec le projet : n'importe quel membre de la coop peut reconstruire la machine depuis zéro.

Axe 2 — Automatisation : capteurs, actionneurs et sécurité

Un robot fiable, c'est d'abord une chaîne de mesure honnête et une chaîne d'action dimensionnée. La règle du hub : un capteur = une grandeur, une unité, une plage, une tolérance notées dans un tableau avant tout câblage. On privilégie les bus ouverts (I2C, SPI, UART, CAN, EtherCAT) pour limiter le câblage en étoile et faciliter le diagnostic.

Exemples concrets

• Perception : LiDAR 2D (RPLIDAR), caméra de profondeur (OAK-D, RealSense), IMU 9 axes, codeurs incrémentaux, capteurs de courant pour détecter le décrochage moteur.
• Actionnement : moteurs pas-à-pas avec drivers TMC (silencieux, avec détection de charge), BLDC pilotés par ODrive ou SimpleFOC, servos série type Dynamixel pour la précision.
• Automatisation d'atelier : convoyeur trieur avec barrière photoélectrique, poste d'assemblage avec vérification par vision, portique de palettisation piloté en Modbus.
• Sécurité : arrêt d'urgence câblé en série dans la boucle de puissance, relais de sécurité, zones ralenties, capots interverrouillés — la sécurité ne se code pas dans le PC, elle se câble.
• Instrumentation de test : banc de mesure de couple, oscilloscope/logiciel d'analyse, journalisation CSV pour comparer les versions d'un asservissement.

Besoin	Solution ouverte typique	Point de vigilance
Boucle d'asservissement moteur	ODrive, SimpleFOC, micro-ROS	Fréquence de boucle et qualité des encodeurs
Navigation autonome	ROS 2 + Nav2	Calibration odométrie, qualité de la carte
Automatisme d'atelier	OpenPLC, Modbus TCP/RTU	Séparation nette commande / puissance
Perception 3D	OAK-D, caméra stéréo, LiDAR	Éclairage, étalonnage, cadence CPU
Communication temps réel	CAN, EtherCAT, micro-ROS	Latence déterministe vs Wi-Fi

Axe 3 — Fabrication numérique, impression 3D et projets makers

La mécanique se conçoit et se fabrique désormais dans l'atelier : CAO paramétrique, impression 3D pour les prototypes, découpe laser ou CNC pour les châssis, et PCB maison pour l'électronique. Le pôle mécanique alimente directement le pôle robotique, ce qui réduit les délais de plusieurs semaines à quelques jours.

Exemples concrets

• Conception : FreeCAD ou Onshape pour le paramétrique, OpenSCAD pour les pièces générées par script, KiCad pour les cartes électroniques.
• Impression 3D : Prusa / Voron, firmware Klipper ou Marlin, trancheurs OrcaSlicer ou Cura, profils matériaux partagés au sein de la coop.
• Projets makers emblématiques : bras robotisé 6 axes imprimé type « robot arm » open-source, plateforme mobile différentielle type TurtleBot, bras SCARA d'atelier, robot de culture ou de tri.
• Intégration mécanique : profilés aluminium, roulements standards, courroies GT2, réducteurs harmoniques économiques — tout est référencé avec fournisseur et prix.
• Contrôle qualité : gabarits d'assemblage imprimés, mesure au pied à coulisse consignée, retours de casse capitalisés en fiche de retour d'expérience.

Propriété, traçabilité et réutilisation

Chaque projet du hub est livré sous forme de dossier de conception complet : modèles CAO, schémas électriques, bill of materials avec liens fournisseurs, code source versionné, procédure de mise en service, et licence explicite des plans (par exemple CERN-OHL-S pour le matériel, Apache-2.0 ou GPL-3.0 pour le logiciel, CC-BY-SA pour la documentation).

Ce principe garantit que la valeur produite reste dans les mains de ceux qui l'ont produite : un robot n'est pas loué, il est possédé, modifiable et réparable localement. Il protège aussi la coop contre la dépendance à un fournisseur unique de firmware ou de pièces propriétaires.

Checklist de démarrage d'un projet robotique

• Définir la tâche utile et la mesurer (temps gagné, pénibilité évitée, coût évité).
• Écrire les exigences chiffrées : charge, vitesse, précision, autonomie, environnement.
• Choisir la pile logicielle : ROS 2, micro-ROS, OpenPLC — et sa licence.
• Cartographier les capteurs et actionneurs avec bus, tensions, courants et marges.
• Câbler un arrêt d'urgence avant toute mise sous tension.
• Simuler, puis prototyper en impression 3D avant l'usinage définitif.
• Journaliser chaque essai (rosbag, CSV, photos) et versionner.
• Publier le dossier complet et former au moins une deuxième personne à la réparation.