Fraunhofer IPA développe des analyses standardisées pour des critères pertinents à l'application des robots humanoïdes

À l'aide d'un tube de mesure, l'émission de particules est déterminée dans un environnement de salle blanche. © Fraunhofer IPA/Photo : Rainer Bez

Les tests et benchmarks sont répartis en six catégories. © Fraunhofer IPA

Les tests et benchmarks sont divisés en six catégories. © Fraunhofer IPA

Pour estimer la force lors d'une collision, le robot frappe un capteur de force, comme celui utilisé également pour la mesure chez les cobots. © Fraunhofer IPA/Photo : Rainer Bez

L'aptitude à l'auto-stabilisation est examinée à travers des mouvements avec différents parcours sur une rampe. © Fraunhofer IPA/Photo : Rainer Bez

Pour pouvoir utiliser un robot humanoïde dans des applications industrielles, celui-ci doit remplir des critères pertinents. L'institut Fraunhofer IPA a développé pour cela un benchmark. Il permet aux fabricants et aux utilisateurs finaux d'analyser de manière neutre l'efficacité énergétique, la compatibilité avec les salles blanches, la sécurité des données, et plus encore.

L'Institut Fraunhofer pour la technologie de la production et l'automatisation IPA a élaboré un benchmark complet pour l'analyse standardisée des robots humanoïdes. Il permet pour la première fois aux fabricants et aux utilisateurs finaux d'évaluer objectivement les capacités réelles, la sécurité et l'aptitude à l'emploi de ces robots par une instance neutre. La structure modulaire du benchmark comprend six critères pertinents pour l'application et repose sur des normes industrielles reconnues internationalement depuis des décennies.

De la présence médiatique à une évaluation réaliste

Les robots humanoïdes sont omniprésents dans les médias et fascinent par leur apparence humaine. Mais entre une mise en scène spectaculaire et leurs capacités réelles, il existe un grand écart. « Pour les utilisateurs finaux ainsi que pour les fabricants, il est essentiel de regarder derrière la façade parfois construite par des agences de marketing », explique Simon Schmidt, responsable du département des systèmes automatisés chez Fraunhofer IPA. « Le marché est trop volatil et opaque pour pouvoir évaluer et juger de manière fiable les humanoïdes pour leurs propres applications. »

Qu'est-ce que le benchmark ?

Le benchmark est un service standardisé, où des équipes de recherche de Fraunhofer IPA conduisent des humanoïdes à travers différentes épreuves et évaluent scientifiquement les résultats. La base de cette démarche a été créée grâce à des financements du ministère de l’Économie, du Travail et du Tourisme du Bade-Wurtemberg dans le cadre du centre d’avancement en intelligence artificielle « Systèmes apprenants et robotique cognitive ».

La structure modulaire du benchmark permet aux fabricants, aux utilisateurs finaux et aux fournisseurs de logiciels de tester précisément les domaines pertinents pour leur application. Dans la mesure du possible, le benchmarking s’appuie sur des normes industrielles établies et reconnues internationalement depuis des décennies – par exemple ISO 14644 pour la compatibilité avec les salles blanches ou ISO 10218 et ISO TS 15066 pour la sécurité fonctionnelle.

Le benchmark se divise en six domaines centraux :

1. Technologies et compétences de base : étude des capteurs intégrés, modèles d’IA, types de préhenseurs ainsi que tests de vitesse de déplacement, forces de préhension et charges manipulables. Des mesures objectives sont recueillies à l’aide d’un système de suivi 3D et de capteurs de force.

2. Capacités complexes : évaluation de tâches génériques réalistes telles que monter des escaliers, contourner des obstacles, précision dans les mouvements et la force, ainsi que la vitesse de réaction. Les tests sont volontairement exigeants pour rendre comparables les futures générations de modèles.

3. Compatibilité avec les salles blanches : évaluation de la libération de particules selon ISO 14644-14, du comportement en matière de dégazage et de la facilité de nettoyage – essentielle pour les applications dans l’industrie des semi-conducteurs, pharmaceutique ou alimentaire.

4. Sécurité fonctionnelle (Safety) : essentielle pour la collaboration homme-robot. Les tests portent sur la stabilité sur différents sols, la limitation de force en cas de collision, la détection d’obstacles et le comportement du système en cas de défaillance. Les tests de collision sont effectués avec les mêmes capteurs de force que ceux utilisés pour les robots industriels collaboratifs.

5. Cybersécurité (Security) : quatre modules vérifient la gestion des vulnérabilités, le cycle de vie sécurisé, la sécurité du réseau et la résistance aux intrusions – un facteur critique face à l’augmentation des exigences légales.

6. Efficacité énergétique : mesure de l’autonomie des batteries et de la consommation d’énergie dans différents scénarios (debout, marche, marche en pente avec charge). Les résultats permettent une planification réaliste des utilisations et une optimisation des cycles de charge.

À titre d’exemple, le Fraunhofer IPA a appliqué pour la première fois le benchmark au robot Unitree G1. La base technique était un Unitree G1 EDU-4 livré en mai 2025 avec des mains Dex3-1 à 3 doigts et la version du firmware 1.04.

Alors que le robot montre une bonne stabilisation et pourrait être adapté pour des salles blanches de classe ISO 5, des limites importantes ont également été observées. Lors de collisions, des forces supérieures à 500 newtons peuvent survenir – bien au-delà des seuils de douleur autorisés par la norme. De plus, les chercheurs ont identifié une faille de sécurité critique dans la version du logiciel disponible au moment du test, permettant à un attaquant de prendre le contrôle total à distance. Cette faille a été depuis corrigée. En ce qui concerne l’efficacité énergétique, le temps de fonctionnement maximal avec une seule charge de batterie était de 2 heures et 49 minutes en position debout, et 1 heure et 49 minutes dans un scénario combinant position debout et marche.

Importance du benchmark pour les entreprises

« Les utilisateurs peuvent interpréter directement les résultats et ainsi choisir le bon humanoïde pour la bonne application », souligne Werner Kraus, responsable de la recherche chez Fraunhofer IPA. Le benchmark ne permet pas seulement de comparer les humanoïdes entre eux, mais aussi avec des composants d’automatisation éprouvés. Cela est particulièrement important car :

– le vieillissement démographique oblige à automatiser dans des secteurs jusque-là manuels
– des décisions d’investissement importantes nécessitent des bases d’évaluation objectives et fiables
– les normes de sécurité pour les humanoïdes ne sont attendues qu’en 2028 (ISO 25785-1)
– les exigences réglementaires en matière de cybersécurité augmentent
– les environnements de production sensibles ont besoin de données fiables pour éviter la contamination

Le benchmark offre une transparence sur un marché opaque et permet aux entreprises de développer des attentes réalistes et de minimiser les risques.

Fraunhofer IPA prévoit de tester d’autres humanoïdes et de créer une base de données comparative. Les fabricants et les utilisateurs peuvent dès à présent commander des modules de benchmark individuels ou des études complètes et profiter de l’infrastructure et de l’expertise existantes.