Quelle est la différence entre robots industriels et cobots ?

Depuis le début des années 60, les industriels ont adopté les robots pour développer leur force de travail. Ceux-ci augmentent la productivité dans les tâches répétitives et peuvent travailler dans des conditions de travail extrêmes – comme les centrales nucléaires.

Pourtant, les robots industriels classiques montrent de plus en plus leurs limites. Outre le fait qu’ils ne sont pas sûrs pour les travailleurs, ils sont très coûteux et difficiles à déployer, en particulier pour les PME.

Une nouvelle génération de robots collaboratifs (cobots) – moins chers, sûrs et très ergonomiques – va redéfinir le marché de la robotique. Ils améliorent le travail des employés en travaillant à leurs côtés. Voici d’où viennent historiquement ces nouveaux robots, ce qu’ils peuvent faire et ce que les entreprises peuvent faire avec eux.

Que sont les robots industriels, et quelle est leur utilité ?

Kawasaki Unimate, premier robot industriel japonais

Les robots industriels sont des machines conçues pour effectuer des tâches dans des environnements dangereux ou inaccessibles, comme les usines. Pour comprendre leur utilité, il faut se pencher la longue histoire de l’automatisation dans les industries américaine, européenne et japonaise du XXe siècle.

Les robots ont été développés pour la première fois dans les années 1920 au Japon, et servaient à l’origine comme des jouets mécaniques ou des objets d’art. Les premiers robots étaient contrôlés par des personnes, sorte de marionnettes humanoïdes. Mais leur design n’étaient pas axé sur la production.

Après la Seconde Guerre mondiale, alors que les usines ont été focalisées exclusivement sur la production des armes, leur expertise est devenue obsolète. C’est alors que les premières inventions robotiques ont commencé à porter leurs fruits.

En 1961, l’inventeur américain George Devol a conçu le premier robot industriel, qui a été installé dans les usines de General Motors. Ce robot, appelé Unimate, était entraîné par des tubes à vide et transportait des pièces moulées sous pression, une tâche très dangereuse. Par la suite, des concurrents européens et japonais ont reproduit cette invention sur leur marché respectif. Par exemple, Kawasaki-Unimate 2000, le premier robot industriel produit au Japon, a été utilisé pour la première fois en 1968.

Tout cet essor de l’automatisation industrielle a déclenché le développement des nouvelles technologies de robot que nous connaissons aujourd’hui. En 1997, Kohei Hirose, un ingénieur industriel japonais, a mis au point un bras robotisé pour faciliter l’exécution de tâches délicates. L’invention de Hirose était la première du genre et, bien qu’elle n’ait pas connu le succès escompté, elle a réussi à attirer l’attention d’une grande entreprise, Toyota. Ces bras robotisés deviennent alors le modèle type des robots industriels.

À une époque plus proche de la nôtre, selon une estimation de l’Association for Advancing Automation, il y avait 465 000 robots industriels aux États-Unis, et 2,4 millions dans le monde, en 2015. Et environ 32 % 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 articulés, cartésiens et SCARA.

Les robots articulés peuvent saisir des objets dans n’importe quelle direction, mais sont limités dans le nombre de degrés de liberté (DOF) qu’ils peuvent déplacer. Les robots cartésiens n’ont que deux DOF et ne peuvent se déplacer que sur un seul axe à la fois. Ils sont élégants et offrent une programmation facile. Mais ils sont aussi plus chers.

Les robots SCARA (ou robots à 3 axes) ont 3 DOF, ce qui les rend idéaux pour les opérations qui nécessitent des mouvements multiples dans des espaces restreints. Ils sont moins chers et permettent de gagner de l’espace dans les usines, mais ils nécessitent une programmation plus complexe.

Mais tandis que ce marché des robots industriels arrive à maturité, un nouveau type de robotique est en train de prendre le dessus.

Pourquoi avoir besoin de cobots, et comment les définir ?

Un cobot ergonomique de Franka Emika

Après des décennies d’automatisation, le marché de la robotique industrielle était plus prometteur que jamais à la fin du 20e siècle. Les robots avaient rendu les industries plus productives et leur avaient donné les moyens de gérer des tâches dangereuses et répétitives. Mais ils étaient toujours limités à leur zone de travail et à une constitution rigide. Les travailleurs ne pouvaient pas facilement les aider et les reprogrammer, et ils étaient peu 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 en douceur, comme les humains. Ils avaient deux gros problèmes. Premièrement, comment faire en sorte qu’une main de robot bouge comme celle d’une personne ? Comment donner à un robot le sens du toucher ? Deuxièmement, comment faire en sorte qu’un robot se sente comme une personne ?

Les chercheurs Michael Peshkin et J. Edward Colgate de la Northwestern University ont mis au point un nouveau type de robot plus flexible pour soulager les travailleurs des usines de General Motor. Même avec des chaînes de montage automatisées, ces employés devaient toujours soulever de lourdes charges. Peshkin et Colgate ont conçu un système de treuil intelligent qui soulève les charges en détectant l’intention de mouvement. Les travailleurs n’avaient qu’à le pousser un peu pour transporter efficacement n’importe quel objet.

Ces dispositifs qui multiplient la force des ouvriers se sont depuis répandus dans les industries sous le nom de « robots collaboratifs ». Ces robots collaboratifs sont maintenant utilisés pour travailler aux côtés de l’homme dans des tâches dangereuses ou répétitives, comme la soudure ou la peinture. Ils sont devenus populaires dans des industries comme les usines de pièces automobiles, les usines de plastique, mais aussi les ateliers et les laboratoires. $

Les derniers modèles de sociétés comme Rethiniking Robotics ou Franka Emika font le pari de les vendre aux petites et moyennes industries grâce à leur conception économique et à leur facilité d’utilisation. Les PME n’ont jamais vraiment eu accès à l’automatisation en raison du coût élevé et du manque d’expertise, et les cobots sont une solution à cela.

Les cobots sont également 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 robots d’aujourd’hui sont 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.

Ils sont donc devenus un excellent moyen pour les entreprises de soulager les travailleurs de tâches dangereuses et difficiles. Ils facilitent leur travail et leur permettent d’effectuer des tâches plus créatives et productives, comme le contrôle de la qualité et la fabrication de pièces industrielles.

Différences entre robots et cobots : avantages et inconvénients

Le cobot ABB pour les PME

Pour souligner les différences entre les robots et les cobots, l’abréviation « cobot » a été inventée par Kevin Kelly pour insister sur la nature collaborative de ces appareils. Cependant, la comparaison entre cobot et robot est plus large.

Un robot est une machine autonome qui exécute une tâche sans contrôle humain. Un cobot est un robot intelligent qui exécute des tâches en collaboration avec des travailleurs humains. Ainsi, le cobot diffère des robots autonomes en ce qu’il est programmable et travaille en collaboration avec l’homme.

Comme les robots industriels, de nombreux cobots travaillent dans l’industrie manufacturière. Par exemple, les cobots peuvent être utilisés pour assembler un moteur à réaction ou pour peindre une voiture. Dans l’industrie automobile, les cobots sont de plus en plus employés comme outils mobiles et agiles pour la finition des pièces. Ils servent particulièrement dans les processus qui sont dangereux et difficiles pour les humains, comme l’ébavurage et le polissage.

Cependant, le principal avantage d’un cobot par rapport à un robot industriel est la flexibilité. Les composants du cobot actionnés par l’homme sont programmables et peuvent adapter leurs mouvements à l’évolution des tâches. Par exemple, pendant le processus d’ébarbage, le cobot peut changer la direction de son mouvement. Pendant le processus de polissage, le cobot peut faire pivoter sa tête de brosse. Un robot industriel standard nécessiterait dans ce cas une programmation et des procédures de contrôle complexes.

Un robot classique manque de mobilité et de flexibilité et n’a pratiquement aucune capacité de perception autre que la vision. Un cobot, par contre, est mobile, flexible et peut utiliser une variété de technologies de détection. Il peut détecter la force et le mouvement fournis par les travailleurs et peut également être équipé d’une informatique de vision haut de gamme.

Mais les facteurs décisifs dans ce débat sont le coût et l’accessibilité pour les entreprises industrielles modestes. Les cobots permettent d’améliorer la productivité des travailleurs des PME en prenant en charge des tâches précises à faible coût. Les travailleurs peuvent déployer et enseigner leur travail aux cobots sans aide extérieure.

Ils ont également le sentiment qu’ils sont davantage un allié de leur travail qu’une menace pour leur emploi. Ils en profitent pour améliorer leurs conditions de travail et leur satisfaction. Même si les robots peuvent être responsables des pertes d’emplois, ils améliorent globalement la qualité des emplois existants.

Et cela n’est pas près de s’arrêter avec la conception de cobots encore plus ergonomiques et collaboratifs !

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