Le père du robot delta revient sur sa carrière



La robotique, Reymond Clavel l’a dans le sang depuis l’enfance. Dans une année, il quittera son poste de professeur à l’EPFL après 32 ans de service. Il laisse derrière lui une trace indélébile, grâce à l’invention du robot Delta, qui est devenu la norme dans l’emballage industriel.

« Le gourou de la robotique parallèle ». C’est ainsi que l’on parle de Reymond Clavel dans les conférences internationales dédiées à la robotique. Cette réputation, le directeur du Laboratoire de systèmes robotiques (LSRO2) à l’EPFL la doit en particulier à la géniale invention en 1985 du robot Delta, l’un des premiers robots parallèles à haute dynamique. Sa structure particulièrement légère lui permet d’atteindre des cadences de travail très élevées. Une qualité proprement imbattable pour ce qui est de l’emballage industriel (voire vidéo). Constamment revisité, amélioré et perfectionné, le robot Delta a assis au fil des années une véritable domination dans l’industrie- on en compte environ 10’000 dans le monde-. Dernier-né de la famille, le Delta Direct Drive, développé en collaboration avec Bosch et présenté à Interpack 2011 à Düsseldorf, atteint par exemple des accélérations supérieures à 15g. Un prototype du LSRO2 peut même atteindre les 90g ! Et ce n’est pas tout. Des concepts de Delta adaptés à la très haute précision ont également été développés (précision de quelques nanomètres). Le robot Delta se distingue aujourd’hui également dans l’horlogerie, la télé-chirurgie ou l’usinage de matériaux. Mais comment Reymond Clavel est-il parvenu à ce coup de génie ? A une année de la retraite, le scientifique à l’œil pétillant raconte son histoire d’amour avec la robotique, qui a commencé très tôt. 

« A l’époque, la robotique, c’était sportif !»
C’est en effet dès l’enfance que Reymond Clavel, qui habite alors la campagne vaudoise, s’intéresse aux machines. « A l’époque, nous devions désherber les cultures à la main sur plusieurs hectares. Je rêvais déjà de trouver un moyen d’automatiser cette activité pénible et monotone», évoque le professeur. Quelques années plus tard, sa passion le dirige tout naturellement vers l’EPFL, où il obtient son diplôme d’ingénieur en mécanique, en 1973. Il effectue ensuite un crochet de neuf ans dans l’industrie chez Hermes Precisa International, une entreprise spécialisée dans les machines à écrire, avant de revenir à l’EPFL en tant que professeur de microtechnique et de robotique. Il ne sait pas encore qu’il est sur le point de révolutionner les robots industriels. « A l’époque, la robotique, c’était sportif ! », se souvient le scientifique. « Nous travaillions avec des disquettes de 8 pouces (environ 20 cm de diamètre) et d’une capacité de l’ordre de 400ko. Sans compter que les robots coûtaient une fortune. » C’est pourtant dans ce contexte que Reymond Clavel va inventer le célèbre robot Delta.  

La visite de chocolaterie qui a tout changé
Tout commence lorsqu’un assistant du Laboratoire de systèmes robotiques, après avoir visité une chocolaterie, propose à ses collègues de développer un robot pour automatiser le placement des pralinés dans des boîtes. La proposition fait mouche. « Le but était de créer un robot rapide. Nous avons tout d’abord pensé aux moteurs hydrauliques, pour disposer de plus de puissance, mais nous avons très vite changé d’approche : un chocolat ne pèse que 10 grammes, pourquoi ne pas opter pour des robots avec des bras très légers ?», raconte Reymond Clavel. Passionné par le concept, le professeur travaille sans répit avec ses collaborateurs pour trouver la bonne architecture. « A la maison, je jouais même avec les aiguilles à tricoter de mon épouse, afin de trouver le bon mécanisme », se rappelle-t-il. La solution se présentera enfin à lui sous la forme d’un robot parallèle dont trois bras guident la nacelle selon trois degrés de liberté en translation. Les moteurs, lourds, sont placés non pas sur la partie mobile du robot, mais fixés à la base. Ces deux caractéristiques font du Delta un robot ultraléger et ultra-rapide. L’idée semble révolutionnaire. Mais à l’heure de déposer le brevet, Reymond Clavel a toutefois une frayeur. On lui oppose un robot dont il ignorait  alors l’existence : le pollard, datant de 1938, qui présente des similitudes avec son projet- 3 chaînes cinématiques disposées en parallèle, mais sans la propriété d’assurer la translation dans l’espace-. Le professeur doit donc perfectionner son Delta et le préciser. En 1985, enfin, le brevet lui est accordé, et la voie est entièrement libre. Il existe bien à l’époque un autre robot parallèle : la plateforme de Steward à six axes. Mais elle est principalement utilisée comme simulateur de vol. Le Delta va donc s’imposer dans l’industrie. « Ce robot a vraiment été mon filon, mon fil rouge », explique le professeur. 

Le secret ? Penser autrement !
Il faut dire que Reymond Clavel a toujours fonctionné à l’instinct, partant de zéro pour élaborer ses concepts. « Pour résoudre un problème, il faut prendre en compte toutes les approches possibles. Nous avons d’excellentes bases de physique et de mécanique, mais ensuite, il faut innover », dit-il. Une philosophie qui a laissé des traces chez les étudiants. « Reymond Clavel fait confiance au génie des gens. Il nous conseillait de n’étudier la littérature que dans un second temps, afin de garder notre créativité et notre intuition comme source principale», se souvient Simon Henein, ancien doctorant et auteur d’un ouvrage intitulé Conception des guidages flexibles. « C’est quelqu’un de très attaché au sens pratique et aux maquettes. Il nous a transmis le sens des choses», ajoute-t-il. Ainsi, lorsqu’en balade, Reymond Clavel observe un mécanisme intéressant sur une machine forestière, il la prend en photo pour ses étudiants. « J’aime résoudre les problèmes concrets. Collaborer avec l’industrie, c’est mon plaisir. Ensuite, si cela débouche sur des publications, je n’en suis que plus heureux. »

Le laboratoire toujours prolifique
A l’aube de son départ, son laboratoire abrite encore et toujours de nombreux projets, tels que le projet européen FP7 Femptoprint. Le but : Trouver un moyen de guider un rayon laser femto seconde (impulsions ultra-courtes) à travers des prismes mobiles, pour graver différents matériaux à l’échelle nanométrique (millionième de millimètres). « Cette technique permettrait de graver des codes dans les montres afin d’éviter la contre-façon, par exemple », évoque le professeur. Quant au Delta, des assistants continuent à le développer et à le décliner sous différentes formes et extrapolations, en fonction du domaine d’application. Le concept Delta et la nouvelle façon de penser associée ont été à l’origine de nombreuses solutions inédites pour des machines comptant 3 à 6 degrés de libertés. Reymond Clavel, qui supervise encore trois doctorants, assure qu’il sera encore à disposition quelque temps après sa retraite pour proposer son aide, en particuler à des start-ups. Nul doute que les pas du professeur résonneront encore longtemps dans les corridors.

 

Reymond Clavel obtient son diplôme d’ingénieur en mécanique en 1973 à l’EPFL. Durant 9 ans, il travaille ensuite chez Hermes Precisa International, une entreprise spécialisée dans les machines à écrire, à Yverdon, avant de revenir à l’EPFL en 1981, en tant que professeur de robotique. En 1985, il crée le robot Delta, qui va révolutionner l’emballage industriel. Il obtient son doctorat en robotique parallèle en 1991. Les recherches du professeur Clavel lui ont valu une reconnaissance mondiale. Il a reçu une douzaine de prix prestigieux, dont le JIRA Award (Japan Industrial Robot Association), le Golden Robot Award et le Sonderpreis 2005 de la Fondation Vontobel dans le domaine « inventing the futur ». Il est à l’origine de 28 brevets. Les résultats de ses recherches sont aujourd’hui encore constamment transférés vers l’industrie, que ce soit sous la forme de brevets ou via la création de startups. A la tête du Laboratoire de systèmes robotiques (LSRO2), il quittera l’EPFL  au début de l’année 2013,  après 32 ans de service, à l’âge de 63 ans. A cette date, il aura assuré la responsabilité de 31 thèses de doctorat. 9 thèses supplémentaires dirigées par plusieurs séniors du LSRO2 sont également issues de son laboratoire.

 

Laure-Anne Pessina