Cobotique : un guide de démarrage

Les robots collaboratifs (ou cobots) ont suscité votre curiosité, et vous voulez en savoir plus à leur sujet ?

On vous comprend parfaitement. En plus d’être magnifiquement conçus, ces nouveaux types de robot peuvent également améliorer significativement l’organisation du travail dans vos usines.

Voici comment ces modèles de robots fonctionnent et comment vous pouvez les utiliser sur vos chaînes de production.

Cobotique : une définition rapide

Commençons par les bases.

La cobotique désigne de nouveaux types de robot -les cobots ou robots collaboratifs- qui peuvent travailler en toute sécurité aux côtés des opérateurs industriels dans les ateliers.

Grâce à des fonctionnalités sensorielles avancées et à un design léger, les bras des robots collaboratifs préviennent les collisions dangereuses et peuvent être guidés par des mains humaines.

Par rapport aux robots industriels standard, ils sont également plus abordables, faciles à utiliser et rapides à déployer dans de nouvelles applications ou environnements de travail.

Qui a inventé la cobotique ?

Les robots collaboratifs sont le résultat d’une longue histoire de recherche et d’ingénierie industrielle. Pour faire simple, ils sont issus des travaux originaux de Michael Peshkin et J. Edward Colgate, chercheurs à l’Université Northwestern.

Au cours des années 90, ils ont conseillé les usines de fabrication de General Motor, qui signalaient des conditions de travail inquiétantes sur leurs chaînes de montage. Même avec des convoyeurs automatisés, les opérateurs devaient toujours soulever de lourdes charges toute la journée.

Peshkin et Colgate ont conçu un système de treuil intelligent qui soulève les charges en détectant les intentions de mouvement. Les travailleurs n’avaient ainsi besoin que de fournir un effort musculaire minimal pour transporter un objet.

Ils ont ensuite fait breveter leur dispositif sous le nom de « cobot » ou robots collaboratifs. Cela signifie qu’ils peuvent travailler en interaction physique avec des travailleurs humains grâce à leurs capacités sensorielles.

Les ingénieurs de l’Institut du Centre aérospatial allemand ont aussi contribué à l’histoire des cobots dans les années 90. Ce sont les premiers à avoir ajouté des capteurs de couple et de force sur un robot. Pour former les astronautes, ils voulaient une conception légère et flexible qui puisse répondre aux mouvements des astronautes. Les capteurs de couple, d’articulation et de force ont permis des réponses en temps réel et un contrôle facile par la main. Cela a donné naissance au premier robot commercialisé par Kuka en 2004.

Bientôt, d’autres entreprises comme Universal Robot et Rethink Robotics ont lancé leurs modèles de robots pour répondre aux besoins spécifiques des PME.

Quels sont les avantages de la cobotique pour les industriels ?

Les caractéristiques et fonctionnalités innovantes des cobots rendent l’automatisation plus accessible que jamais dans les usines. Ils apportent des avantages séduisants aux industriels :

• Un prix abordable et une rentabilité rapide : moins de 50 000 dollars pour un investissement initial et des gains de productivité significatifs.
• Flexibilité et déploiement rapide : grâce à une programmation intuitive et une conception légère, ils s’adaptent facilement aux variations des pièces ou de la ligne de production, en particulier sur la production de petite série.
• Technologie sensorielle précise et en constante évolution : les bras des cobots peuvent se connecter à une offre grandissante d’outils tels que la vision intelligente, des outils de préhension ou de manipulation de matériaux.
• Haute sécurité et design adapté à l’humain : leur légèreté et leur conception ergonomique permettent des interactions physiques en toute sécurité, tout en les rendant plus acceptables pour les travailleurs.

Que font les cobots ?

En raison de leurs caractéristiques techniques inférieures, certains pensent que les robots collaboratifs ont moins de capacités que les robots industriels. Mais c’est tout simplement faux.

Leur bras robotique polyvalent et leur compatibilité avec une variété d’outils les rendent performants dans de nombreuses applications. Tout dépend des caractéristiques de votre cobot :

Portée et charge utile faible :

• Pick & place : ils peuvent prendre une pièce, la déplacer et la mettre dans un bac. Ils peuvent même trier les pièces par couleurs et formes grâce à des fonctionnalités de vision intelligente.
• Assemblage : ils peuvent assembler des pièces en suivant un plan spécifique sur lequel ils sont formés.
• Contrôle de qualité : ils peuvent inspecter et contrôler la qualité des pièces grâce à des capteurs de force ou de vision.
• Enseignement : ils peuvent être utilisés pour initier les étudiants à la programmation robotique.

Portée et charge utile moyennes

• Soudage : ils peuvent tenir une torche de soudage et fusionner des pièces correctement.
• Finition : ils peuvent poncer et polir des pièces avec précision.
• Distribution : ils peuvent verser uniformément des liquides de collage et d’étanchéité sur votre matériau de travail.
• Vissage : ils peuvent visser vos pièces sous n’importe quel angle.

Portée et charge utile élevées :

• Chargement de machines : ils peuvent charger des pièces lourdes sur des machines CNC, de moulage ou de fraisage, puis les décharger.
• Emballage et palettisation : ils peuvent tenir, déplacer et stocker des pièces et des boîtes lourdes avec un mouvement régulier.

Où peut-on utiliser les cobots ?

Comme vous pouvez le constater, vous pouvez utiliser les robots collaboratifs de nombreuses façons. Grâce à leurs dimensions compactes et adaptables, ils peuvent fonctionner dans de nombreux cadres et environnements industriels différents.

Voici une liste des industries -des plus courantes aux moins courantes- où les cobots sont utilisés :

• Électronique
• Logistique
• Meubles
• Automobile
• Métallurgie
• Recherche & Pharmacie
• Alimentation
• Agriculture

Quels sont les exemples de modèles de cobotique ?

Depuis le début de ce siècle, les fournisseurs ont mis sur le marché une offre grandissant de modèles de cobots. Voici les modèles les plus populaires que vous pouvez trouver :

Série UR

Avec ses modèles UR, Universal Robot est le véritable leader du marché des cobots. Avec des capacités polyvalentes, une interface facile à utiliser et un large réseau d’effecteurs, les modèles UR offrent le meilleur rapport qualité-prix pour les débutants en automatisation. Ils disposent également d’une gamme de spécifications qui peuvent s’adapter à toutes vos applications.

Doosan séries M, A et H

Les cobots Doosan sont sans aucun doute les modèles les plus impressionnants du marché sur le plan technique. Avec une charge utile de 5 à 25 kg et une portée de 900 à 1700 mm, leurs caractéristiques techniques leur permettent de faire presque tout. Et comme si cela ne suffisait pas, ils sont également faciles à utiliser, très sûrs et esthétiques.

Série TM

Les modèles de cobots TM se distinguent par leurs capacités de détection et de vision, ainsi que par leur large gamme de spécifications. Leur système intelligent de vision intégré leur permet d’effectuer un travail de haute précision et sans erreur.

Série Fanuc CRX

La série CRX de Fanuc offre toutes les fonctionnalités nécessaires pour se lancer dans l’automatisation. Avec l’une des interfaces utilisateur les plus intuitives, tout le monde peut les programmer et les faire fonctionner. Ils bénéficient également du savoir-faire Fanuc en termes de constitution durable et de l’écosystème de partenaires.

Les cobots sont-ils vraiment sûrs ?

Les cobots sont dotés de dispositifs de sécurité bien réglés pour éviter les collisions et les dangers. En ce sens, ils sont tous conformes à la norme ISO 10218, normes de sécurité pour les robots industriels.

Toutefois, cela ne signifie pas que la façon dont vous les mettez en œuvre et les utilisez est intrinsèquement sûre. Vous devez toujours procéder à une évaluation des risques pour intégrer correctement le robot dans votre cellule de travail. Vous devez tenir compte des risques liés aux outils fixés, au matériel de travail et à l’interaction avec l’opérateur humain.

Quels sont les différents types de robots collaboratifs ?

Selon la norme ISO 10218, il existe quatre types de robots collaboratifs, en fonction des dispositifs de sécurité qu’ils utilisent. Même si les modèles proposent souvent des fonctions de sécurité appartenant à différentes catégories, c’est un bon début pour faire le tri entre les cobots :

Arrêt sécurisé

Ces cobots offrent des fonctions qui arrêtent le mouvement du robot en cas de danger perçu. Il peut s’agir de fonctions d’arrêt d’urgence sur le boîtier de commande ou d’autres technologies haut de gamme de détection des collisions. Les modèles Universal Robots et Dobot en sont de bons exemples.

Robots collaboratifs limitant la force et la puissance

Ces robots collaboratifs s’appuient sur leurs capacités de détection de la force et du couple pour détecter les interactions physiques indésirables. Ils calculent automatiquement la différence entre la force produite et la force nécessaire pour percevoir un danger, freiner ou ralentir instantanément. Les modèles ABB et Franka Emika fonctionnent de cette manière.

Cobots de vitesse et de séparation

Les cobots peuvent également avoir des fonctions de délimitation de l’espace. Les utilisateurs peuvent définir différentes zones de travail en fonction de la sécurité de l’opérateur. Le robot peut alors adapter sa vitesse et sa puissance en fonction de la zone dans laquelle il travaille, tandis que les opérateurs peuvent se déplacer en toute sécurité dans les autres zones. Les modèles Doosan offrent ce type de fonctionnalité.

Cobots à guidage manuel

La grande majorité des robots cobots permettent un contrôle par guidage manuel. Cela signifie que les opérateurs peuvent utiliser leurs mains pour tenir et déplacer le bras du robot sans aucun danger. Comme ils se fient à leur propre force, ils peuvent enseigner au robot sa trajectoire de travail en toute sécurité.

Quels sont les outils des cobots ?

Pour gérer de nouvelles applications, les bras des cobots doivent se connecter à divers outils et effecteurs finaux. Voici les types d’outils que vous pouvez ajouter à votre bras robotique :

• Pinces
• Capteur de force/couple
• Changeur d’outil
• Vis sans fin
• Ponceuse orbitale
• Torche à souder
• Distributeur de matériaux
• …

Avons-nous répondu à toutes vos interrogations ? Si oui, alors il est temps d’essayer les cobots par vous-même !