Démystifier les robots collaboratifs

cobotsJusqu’à tout récemment, l’image que nous avions des robots industriels était celle d’un bras manipulateur capable d’exécuter des tâches rapidement et avec une grande précision ou bien de soulever de lourdes charges. Ces robots réalisent, par exemple, des tâches de soudure, ou de manutention de pièces à répétition sans se fatiguer. En raison de leur puissance, une personne ne pourrait évidemment pas se trouver dans l’espace de travail d’un robot sans risque d’une collision aux conséquences très graves. Pour cela, les robots sont depuis longtemps confinés à l’intérieur d’une cage de sécurité qui empêche de les approcher lorsqu’ils sont en marche.

Programmer un robot industriel est aussi une tâche complexe. Chaque marque possède son propre langage de programmation et il est souvent facile de se perdre au travers des multiples options et paramètres disponibles. Une expertise en robotique est donc nécessaire pour configurer et enseigner une trajectoire à un robot.

Le progrès technologique nous permet à présent d’intégrer et d’utiliser la robotique plus facilement et dans de nouveaux contextes mieux adaptés à la réalité des petites et moyennes entreprises manufacturières. Les robots collaboratifs, parfois nommés « cobots », sont l’une de ces nouveautés sur le marché afin d’offrir une alternative aux robots classiques. De quoi s’agit-il réellement ?

Qu’est-ce qu’un robot collaboratif ?

La « collaboration » implique de réaliser quelque chose ensemble. Selon cette définition, un robot collaboratif est donc un robot capable de travailler en interaction directe avec une personne. Pour rendre cela possible, quatre techniques sont reconnues :

  1. Arrêt de sécurité automatique
  2. Zones de vitesse réduite
  3. Force et puissance limitée
  4. Guidage manuel

L’arrêt de sécurité automatique est la technique la plus simple. Lorsqu’une personne entre dans l’espace de travail du robot, celui-ci s’arrête. Évidemment, cette technique limite l’interaction, car plus une personne doit intervenir près du robot, moins celui-ci sera productif.

Pour corriger cette lacune, il est possible de définir des zones de vitesse réduite à l’aide de capteurs optiques tels des rideaux virtuels et des scanneurs de zone. Ces capteurs détectent la présence d’une personne à proximité d’un robot afin que celui-ci diminue progressivement sa vitesse d’exécution jusqu’à un seuil acceptable pour la sécurité de la personne.

Ces deux premières techniques sont disponibles pour tout type de robot et permettent donc de rendre collaboratif un robot industriel qui ne l’était pas intrinsèquement. Ceci va permettre à une personne de travailler dans le même espace de travail qu’un robot sans toutefois leur permettre de réellement interagir. Ce sera davantage de la « cohabitation » que de la collaboration.

Le terme « cobot » fait référence à un robot qui est collaboratif par sa conception même : il est limité en force et en puissance. Il ne peut donc pas se déplacer aussi rapidement qu’un robot classique, mais cela assure la sécurité des gens à proximité. De plus, un cobot possède des capteurs de force afin de détecter tout impact avec un objet ou une personne. Ainsi, le robot va s’arrêter avant de blesser quiconque.

Chez certaines marques de cobots, les capteurs de force peuvent également être utilisés pour guider manuellement le robot, par exemple pour lui enseigner une tâche en le manipulant directement plutôt qu’en le programmant. Les positions sont enregistrées l’une à la suite de l’autre et constituent la trajectoire que le robot va ensuite répéter. Dans certains cas, le capteur de force peut être acheté séparément et fixé au poignet d’un robot pour lui ajouter cette fonctionnalité. Un ouvrier sans expérience en robotique pourrait donc montrer à un robot comment exécuter une tâche.

Photos du 5@7 sur les cobots ayant eu lieu chez Productique Québec

Un cobot est-il sécuritaire ?

Plusieurs entreprises s’intéressent aux robots collaboratifs en pensant que cela élimine le besoin d’une cage de sécurité. Il est important de préciser que même si un cobot est sécuritaire, l’utilisation que l’on en fait ne l’est peut-être pas : tout dépend de l’outil fixé au robot, du type de matériau usiné, etc. L’analyse de risque est donc requise en tout temps, et il se pourrait qu’une cage soit inévitable. Dans plusieurs situations, cela n’est toutefois pas nécessaire.

Avantages et limites des robots collaboratifs

Les robots collaboratifs ne sont pas la solution à tous les problèmes, ils ont également leurs limites. Pour choisir la bonne technologie en fonction de vos besoins, il est important de considérer différentes caractéristiques : portée, charge utile, interface de programmation, répétabilité, puissance et vitesse d’exécution, le type d’outil ou de capteur à interfacer, etc.

Les cobots sont moins rapides et moins puissants. En revanche, ils offrent davantage de flexibilité grâce à leur interface de programmation plus intuitive (écrans tactiles, menus simples à utiliser, guidage manuel, etc.). Cette facilité d’utilisation, des systèmes de sécurité plus simples à mettre en place et des robots plus légers les rendent idéaux pour des tâches simples et de petits lots de production. On peut aussi facilement les relocaliser d’une station à une autre dans l’usine.

La charge utile d’un cobot va généralement varier entre 3 kg et 35 kg et sa portée entre 0,5 m et près de 2 m. Une bonne variété de préhenseurs, de systèmes de vision, d’outils de polissage et autres sont disponibles.

Tableau comparatif entre un robot traditionnel et un cobot

Comment intégrer la robotique dans son entreprise ?

Intégrer la robotique dans une entreprise manufacturière où les opérations sont réalisées manuellement peut être complexe. L’approche Lean Robotics propose une méthodologie efficace afin d’y parvenir. Elle divise le travail en plusieurs étapes dont les principales sont :

  1. Identifier la station de travail à automatiser
  2. Définir le procédé manuel tel que réalisé par les ouvriers en place (intrants, produit sortant, niveau de qualité, temps de cycle, manipulations de ouvrier, etc.)
  3. Définir le procédé automatisé (robot, capteurs, outils, présentation des pièces, sécurité, etc.)

En tout temps, vous pouvez vous référer à un intégrateur pour vous aider dans votre démarche. Productique Québec peut aussi vous supporter dans l’intégration de la robotique collaborative avec les autres technologies numériques de votre entreprise.

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