Depuis les années 60, les usines ont adopté les robots pour étendre la portée de leurs opérateurs. Ils ont augmenté leur productivité dans les tâches répétitives et ont géré des conditions de travail extrêmes.
Alors que les robots collaboratifs (cobots) redéfinissent les codes du marché, les industriels se retrouvent avec de plus en plus d’alternatives aux robots industriels standard.
En particulier pour les PME industrielles, les cobots sont plus sûrs, moins chers et faciles à mettre en place dans de nouveaux environnements de production. Ils améliorent le travail des employés en travaillant à leurs côtés.
Mais cela ne signifie pas que les robots industriels sont moins pertinents pour votre application. Alors, quel choix faire ?
Voici ce que ces nouveaux robots peuvent faire, comment ils se comparent aux robots industriels, et sur quoi se baser pour prendre votre décision.
Que sont les robots industriels, et quelle est leur utilité ?
Les robots industriels sont des machines mécaniques conçues pour effectuer des tâches dans des environnements dangereux ou inaccessibles, comme dans l’industrie métallurgique ou automobile. Ils sont apparus dans le monde de l’après-guerre, lorsque les usines souffraient d’une forte pénurie de main-d’œuvre et que les fabricants devaient fortement investir dans leurs chaînes de production.
Aux États-Unis, l’inventeur George Devol a conçu en 1961 le premier robot industriel, qui a été installé dans les usines de General Motors. Appelé Unimate, ce robot était entraîné par des tubes à vide et était destiné à transporter et à souder des pièces moulées sous pression. Par la suite, des concurrents européens et japonais ont répliqué cette invention sur leurs marchés respectifs. Par exemple, Kawasaki-Unimate 2000, le premier robot japonais commandé par ordinateur, a été utilisé pour la première fois en 1968.
Depuis lors, le marché s’est développé d’année en année grâce à un réseau croissant de fabricants et de distributeurs de robots. Selon le rapport annuel 2020 de la Fédération internationale des robots, le nombre de robots industriels en service dans les usines du monde entier a atteint le chiffre record de 2,7 millions. Et environ 40 % des robots industriels sont utilisés dans l’industrie automobile.
Les robots industriels actuels se présentent sous une grande variété de tailles et de formes. Il existe généralement trois types de robots : les robots SCARA, cartésiens et articulés.
Les robots SCARA (ou robots à 2 axes) ne possèdent que deux degrés de liberté (DOF) et ne peuvent se déplacer que sur un seul axe à la fois. Cela les rend très rapides, précis et faciles à programmer. Mais leurs capacités limitées restreignent le nombre d’applications qu’ils peuvent gérer (opérations de manutention et d’assemblage exclusivement).
Les robots cartésiens ont 3 DOF, ce qui leur permet d’opérer de multiples mouvements dans des espaces restreints. Ils sont moins chers, gèrent des applications variées avec grande efficacité et utilisent un espace minimal. Seul inconvénient, ils nécessitent une programmation plus complexe.
Les robots articulés sont définis par le nombre de degrés de liberté de leur bras. De 1 à 10 axes de rotation, ils peuvent saisir des objets dans n’importe quelle direction et peuvent contourner n’importe quel obstacle. Cependant, leurs bras les rendent plus larges et plus lents que les autres robots traditionnels.
Qu’est-ce que les cobots, et comment peuvent-ils vous aider ?
Après des décennies d’automatisation, les robots ont rendu les industries plus productives, mais ils étaient toujours enfermés dans leur zone de travail. Alors que les travailleurs ne pouvaient pas facilement les atteindre pour les reconfigurer et reprogrammer, ils ne pouvaient pas s’adapter à des processus plus flexibles et évolutifs.
Au début des années 1990, un groupe d’ingénieurs, de mathématiciens et d’informaticiens a commencé à réfléchir à des robots plus sûrs, plus intelligents et plus sensibles. Ils voulaient créer une main robotique capable de manipuler des objets avec une dextérité humaine. Mais ils avaient deux gros problèmes. Comment faire en sorte qu’une main de robot bouge et perçoit comme un travailleur humain ?
Les chercheurs Michael Peshkin et J. Edward Colgate, de l’université Northwestern, ont imaginé un nouveau type de robot flexible pour soulager les travailleurs des usines de General Motor Manufacturing des applications épuisantes. Même avec des chaînes de montage automatisées, ces employés devaient toujours soulever de lourdes charges toute la journée. Peshkin et Colgate ont conçu un système de treuil intelligent qui soulevait les charges en détectant les intentions de mouvement. Les travailleurs n’avaient qu’à fournir un effort musculaire minimal pour transporter efficacement un objet lourd.
Ces dispositifs d’augmentation de la force ont depuis été baptisés « robots collaboratifs » dans l’industrie. Conscientes de leur potentiel, des entreprises avant-gardistes comme Universal Robot, Kuka et Rethink Robotis ont mis sur le marché les premiers modèles de cobots durables sur le plan commercial.
Comme ils constituent une alternative moins chère et plus légère que les robots articulés, ils sont devenus très populaires dans des secteurs comme l’automobile, l’électronique, la logistique et les ateliers. Ils sont désormais habitués à travailler aux côtés des humains dans le cadre de tâches dangereuses ou répétitives nécessitant un respect strict des consignes de sécurité, comme la soudure ou la peinture.
Les derniers modèles de sociétés comme ABB, Franka Emika et Dobots font le pari de les vendre aux petites et moyennes industries grâce à leur conception optimisée sur le plan économique et à leur facilité d’utilisation. Ils sont dotés de capacités de détection de plus en plus avancées pour sentir leur environnement, prévenir les collisions et accroître la sécurité des humains. Les meilleurs cobots actuels sont également faciles à utiliser, de sorte que, dans de nombreux cas, les travailleurs n’ont même pas besoin d’un diplôme d’ingénieur pour les faire fonctionner.
Les PME disposent désormais d’une solution peu coûteuse et accessible pour accéder à l’automatisation, ce qui peut mener l’industrie dans des changements profonds et durables.
Les différences principales entre robotique et cobotique
Pour souligner les différences entre un robot et un cobot, l’abréviation « cobot » a été inventée pour insister sur la nature collaborative de ces dispositifs.
Alors qu’un robot exécute une tâche sans contrôle humain, un cobot exécute des tâches en collaboration avec des travailleurs humains. Le cobot se distingue des robots industriels par le fait que les opérateurs peuvent travailler à proximité de lui en toute sécurité, sans barrières. Cela ouvre de nombreuses possibilités, comme la possibilité de guider ses mouvements à la main ou de travailler en tandem.
Toutefois, la comparaison entre le cobot et le robot est plus large. Voici les principaux points de différence entre les robots et les cobots :
Flexibilité
La principale différence d’un cobot par rapport à un robot industriel est la flexibilité. Leur conception légère les rend faciles à déployer, tandis qu’ils sont rapides et faciles à programmer. Par conséquent, ils peuvent s’adapter assez rapidement aux changements de ligne et aux formes multiples des pièces. À l’inverse, les robots traditionnels sont lourds, difficiles à déplacer et nécessitent une programmation complexe, de sorte qu’ils sont configurés pour une seule et unique tâche.
Accessibilité
Les robots collaboratifs se distinguent également par leur coût et leur accessibilité, notamment pour les entreprises de fabrication modestes. Les cobots contribuent à améliorer la productivité des travailleurs des PME en prenant en charge des tâches précises à faible coût. Les travailleurs peuvent déployer les cobots et leur apprendre leur travail sans aide extérieure. Ils sont également plus facilement acceptés par les travailleurs, car ils sentent qu’ils sont plus un allié de leur travail qu’une menace pour leur emploi. Ils sont donc faciles à mettre en œuvre sur des processus existants.
Les robots industriels, en revanche, sont assez chers à l’achat et nécessitent des processus d’intégration longs et gourmands en énergie. Par conséquent, les PME ne peuvent pas vraiment se les offrir et espérer un retour sur investissement décent.
Sécurité
Le principal avantage des robots collaboratifs concerne également la sécurité. Outre leur légèreté et leur conception, ils offrent des fonctions de détection pour prévenir, détecter et éviter les collisions. Cela inclut des systèmes d’arrêt de sécurité, une détection précise de la force et des fonctions de délimitation de l’espace. Ces fonctions sont rarement incluses dans les robots industriels standard, car ils travaillent dans des cellules de travail fermées.
Capacités de détection
Les robots industriels standard ne disposent guère de capacités de perception autres que la vision. Un cobot, en revanche, peut s’appuyer sur une variété de technologies de détection. Il peut détecter la force et le mouvement fournis par les travailleurs, et peut prendre en charge une large gamme d’effecteurs de vision. D’une part, les capteurs de force et de couple leur permettent d’adapter leurs mouvements lors de tâches changeantes. Par exemple, pendant le processus d’ébarbage, le cobot peut changer la direction de son mouvement. Durant le processus de polissage, le cobot peut faire tourner sa tête de brosse.
D’autre part, les effecteurs de vision peuvent aider les cobots à détecter et à sélectionner les pièces changeantes sur des bandes transporteuses en mouvement. Les travailleurs peuvent assez facilement former leurs cobots pour qu’ils puissent gérer un flux d’alimentation de pièces variées.
Cobot et Robots : lequel choisir ?
Maintenant que vous connaissez les principales différences entre les robots industriels et les cobots, comment vous décider ?
Vous pouvez considérer ces 5 facteurs pour savoir quel type de robot est plus pertinent pour votre projet :
1. Performance industrielle :
En tant que directeur d’usine, vous avez des objectifs et des indicateurs clés de performance à atteindre pour rendre votre entreprise. Ce sont les premiers éléments que vous devez avoir en tête lorsque vous prenez votre décision d’achat.
La première exigence concerne les performances et le temps de cycle.
À jeu égal, les robots industriels offrent des caractéristiques techniques supérieures aux robots collaboratifs. Ils sont souvent plus rapides, plus précis, plus puissants et vont plus loin. Ils améliorent ainsi vos temps de cycle et votre taux de rendement. Mais les cobots peuvent aussi avoir un grand impact sur vos performances.
La deuxième exigence concerne le volume de production et la qualité des pièces.
Les robots industriels sont faits pour fonctionner dans des processus de fabrication à haut volume avec de faibles variations. Ils ne sont pas faciles à reprogrammer et à redéployer sur de nouveaux paramètres de cellules et de configurations de pièces.
Les cobots, en revanche, peuvent s’adapter de manière flexible aux variations des pièces. Vous pouvez définir des programmes différents pour vos différents types de pièces, et passer délibérément de l’un à l’autre. Vous pouvez également placer votre cobot sur une plate-forme mobile pour le déplacer d’une cellule à l’autre. Les cobots sont donc parfaitement adaptés aux processus de fabrication à petite série.
La taille, le poids et l’emplacement de vos pièces constituent une autre exigence.
Les robots industriels sont conçus pour soulever et manipuler des pièces lourdes et de grande taille, qui sont parfois difficiles à atteindre. Pendant ce temps, les robots collaboratifs excellent avec des pièces de petites et moyennes caractéristiques et s’appuient sur leurs capacités de portée respectives.
2. Type d’application :
Les robots industriels restent les meilleures options lorsqu’il s’agit d’applications d’enlèvement de matériaux et d’assemblage, tandis que les robots collaboratifs montrent des résultats impressionnants dans les applications de finition, d’entretien des machines, de déplacement de pièces, et de contrôle de la qualité.
En fonction de votre application, choisissez judicieusement le type le plus performant.
3. Cadre de travail
Disposez-vous d’un immense atelier de fabrication ou ne pouvez-vous allouer qu’une petite cellule de travail à votre robot ?
Comme ils ont besoin de clôtures pour des raisons de sécurité, les robots industriels peuvent prendre beaucoup de place. En revanche, les robots collaboratifs travaillent en toute sécurité aux côtés de vos employés, ce qui vous permet de gagner beaucoup d’espace et de faciliter les déplacements de vos travailleurs.
4. Les ressources humaines
Vous disposez d’ingénieurs experts en automatisation ou vous manquez de talents pour la programmation ? Cela peut avoir une grande importance, car les robots collaboratifs ne nécessitent pas de qualifications spécifiques pour les coder, tandis que les robots industriels exigent des compétences plus techniques.
5. Objectif de l’automatisation :
Quel est votre objectif principal ? Améliorer le débit, le temps de cycle, le temps d’exécution, libérer les travailleurs des tâches fastidieuses, améliorer leur sécurité sur le terrain, maximiser la qualité de la production ou minimiser les déchets… ?
Dans l’ensemble, les robots collaboratifs peuvent améliorer l’expérience de vos travailleurs tout en offrant de meilleures performances et une meilleure qualité. Les robots industriels, quant à eux, visent exclusivement à augmenter votre vitesse et votre quantité de production. Votre décision finale dépendra de ce que vous souhaitez réellement améliorer sur votre chaîne de fabrication.
Vous avez maintenant tout entre vos mains pour prendre une décision réfléchie. Cobot ou robot, c’est vous qui décidez !
