Quand le robot collaboratif est-il l'option la plus appropriée ?

Interreg Factory 4.0

 

Les cobots sont de plus en plus appréciés dans l'industrie en raison de leur facilité de mise en service, de programmation et de commande, ainsi que de leur interaction en toute sécurité avec les personnes et de leur flexibilité. Il ne faut toutefois pas que leur déploiement se fasse aux dépens des robots industriels. Le choix dépend plutôt de l'application et de l'environnement.

La technologie des robots collaboratifs a été développée il y a près d'une décennie. Aujourd'hui, on compte dans le monde une trentaine de fabricants de robots pour la plupart petits, d'une charge utile allant jusqu'à 7 kg et qui se concentrent sur des tâches de manipulation simple. Les facteurs de succès sont la facilité de la commande et le fait que ces robots se sont révélés taillés pour les néophytes en robotique. L'optimisme qui a suivi a motivé de nombreux nouveaux utilisateurs à faire leurs premiers pas, à se familiariser avec la technologie et à adopter une démarche plus pragmatique des applications avec les robots.

Certaines nouvelles applications n'étaient pas adaptées aux robots conventionnels, car ceux-ci étaient trop grands, pas assez flexibles ou trop chers. Les utilisateurs industriels recourent de plus en plus à cette nouvelle technologie pour éliminer des barrières de sécurité contraignantes, avec des exigences d’espace et des coûts supplémentaires dans les cellules robotisées traditionnelles. Vu leurs tâches principales (manipulation simple), les cobots sont économiques, flexibles et faciles à déployer.

Les cobots peuvent être considérés comme la prochaine étape de l'évolution des robots conventionnels, car ils offrent la perspective d’une réconciliation entre l'homme et la machine, qui ne seraient plus en compétition dans l'usine numérique intelligente du futur, mais travailleraient côte à côte. Cela ne signifie pas que les robots industriels dans leurs cellules appartiennent au passé, simplement que les cobots les compléteront.

Après le déploiement de robots collaboratifs, l'accent est désormais mis sur les 'applications effectivement utilisables' : des applications dans lesquelles l'interaction entre l'homme et le robot offre de réels avantages. Il ne s'agit plus d'introduire les cobots à tout prix, mais de trouver la solution robotique la plus adaptée à chaque application.

Sécurité

On s’est rendu compte qu’il y avait aussi beaucoup à faire en matière de sécurité dans l'interaction homme-robot. Aujourd'hui, on ne parle plus de robot sûr, mais d'application sûre. Une évaluation individuelle de la sécurité doit être effectuée pour chaque poste de travail avec robot. Cela doit être fait pour le robot, mais aussi pour tout le contexte du poste de travail (position, sens de déplacement, vitesses, préhenseurs/outils, pièces, installation, technologie de sécurité), pour chaque cas individuel et par un organisme de certification. Dans l'industrie, on sait que 80% des robots ‘collaboratifs’ finissent derrière un dispositif de sécurité (une barrière de sécurité dans de nombreux cas).

Comment un robot peut-il être à la fois sûr à proximité des personnes et presque aussi rapide que peuvent l’être les robots classiques ? La réponse c’est le 'robot collaboratif hybride' : un robot industriel à part entière qui peut travailler à grande vitesse, mais qui ralentit à une vitesse de sécurité dès que quelqu’un se trouve à proximité immédiate du poste de travail. Des dispositifs de sécurité standard sont utilisés pour détecter une présence au moyen d’un scanner laser, d’un rideau de sécurité ou d’un tapis. Ces technologies sont nécessaires dans de nombreux projets, avec ou sans robot collaboratif, pour se prémunir contre les risques des dispositifs sous tension, des préhenseurs ou des pièces. On peut aussi s’en servir pour changer le mode du robot.

La durée de l'interaction homme-robot par rapport au temps de cycle total est essentielle lors de la conception d'un poste de travail :

Interaction homme-robot permanente : si les robots et les personnes travaillent ensemble en permanence, si la vitesse n'est pas un facteur déterminant ou si des personnes doivent encore passer devant le robot, les cobots peuvent être le concept approprié. Les temps de cycle ne sont pas l'objectif principal, mais plutôt les effets de synergie obtenus grâce à un travail bien pensé en parallèle ou en coopération entre l'homme et le robot, par exemple pour des tâches de support ou pour garnir ou traiter des pièces pendant l’assemblage manuel.

Interaction homme-robot temporaire : s'il y a des phases plus longues d’interaction entre les personnes et les robots et d'autres phases sans présence humaine, le robot hybride collaboratif est une option sensée. C'est également le cas pour un poste de travail au milieu d'un passage où les travailleurs circulent avec une fréquence et une durée de passage imprévisibles.

Interaction homme-robot minimale : si l'interaction entre l'homme et le robot est très limitée dans le temps (p. ex. chargement et déchargement de pièces), les robots industriels classiques sont généralement l'option la plus indiquée. Ils s'arrêtent en cas de présence, mais le reste du temps, ils exploitent pleinement leur avantage de vitesse.

Coûts

Par rapport au robot industriel classique, le robot collaboratif n'est pas moins cher à l'achat, du moins pas de manière réaliste, si l'on tient compte des charges utiles et des performances nettement supérieures. Si on ajoute à cela le coût des préhenseurs collaboratifs plutôt que de simples préhenseurs à deux doigts, la conception sûre de l'équipement, la formation des travailleurs à l'interface homme-machine, les technologies d'accès et de sécurité, ainsi que les évaluations de sécurité nécessaires par l'opérateur, avec le risque d'un éventuel ajustement, il devient clair qu'un poste de travail avec robot collaboratif est généralement plus cher dans l’industrie que la cellule robotisée traditionnelle.

Facilité de commande

La simplicité d'utilisation, de paramétrage et de programmation représente un atout majeur de la technologie de robot collaboratif, en particulier le guidage manuel intuitif, mais aussi la reconception de l'unité de commande du robot sous forme de tablette, par rapport aux dispositifs de commande manuelle classiques basés sur des menus ou des codes (boîtier d'apprentissage).

Chacune des trois technologies a ses avantages et ses inconvénients : le guidage manuel est bien pour les ajustements fréquents d'applications pick & place simples, mais il n'est guère possible d'apprendre ainsi les procédures avec des lasers ou des trajectoires avec les mains tremblantes avec une précision au centième de millimètre. L'équipement classique tenu à la main offre une fonctionnalité complète et c’est le choix préféré des programmeurs robotiques expérimentés lorsque l'application est rarement reprogrammée et qu'il faut utiliser toute la logique, les fonctions et l’éventail des tâches de la commande du robot. Une interface utilisateur basée sur une tablette est un chouette support pour la 'génération apps'.

Mise en service et intégration simples

Vidéos sur le déballage du cobot, e-learning, FAQ, blogs didactiques, plug&play : on retrouve tout cela dans l’univers des robots collaboratifs. On dispose ainsi d’une base de connaissances et cela simplifie la mise en service pour les utilisateurs inexpérimentés et les opérateurs système. Malheureusement, très peu de postes de travail robotisés dans l'industrie peuvent être assemblés facilement sans l'expérience nécessaire.

Conclusion

Les robots collaboratifs offrent des possibilités d'applications qui nécessitent une véritable interaction homme-robot, dont de nouvelles applications pour lesquelles les robots classiques étaient trop gros ou économiquement peu intéressants. Le travail de développement doit se poursuivre, notamment l'augmentation des charges utiles, l’optimisation de l’opérabilité de tous les systèmes robotiques, le développement d'écosystèmes plug & play, etc.

Les cobots ne remplaceront donc pas les robots classiques, mais ils les compléteront. C’est un nouvel élément de la boîte à outils de l'automatisation flexible, qui est avant tout technologiquement neutre, lié à une solution intelligente, adaptée et économique, et non à la mise en œuvre inconditionnelle de la technologie robotique collaborative.

(Source : Yaskawa)

Cet article est publié dans le cadre du projet Interreg Factory 4.0.