Bienvenue à l'ère du cobot

Les robots collaboratifs peuvent apporter des avantages significatifs grâce à des interactions plus étroites avec les humains, mais ils ont besoin d'un remplacement de pièces de haute qualité pour garantir la sécurité et la productivité

Article de | Automatisation de l'UE

Les robots industriels à usage intensif sont des équipements vitaux dans les usines depuis de nombreuses années, permettant aux fabricants d'offrir des niveaux élevés de cohérence et de répétabilité pour améliorer la productivité.

Cependant, l'évolution des comportements des consommateurs entraîne une demande accrue pour plus de personnalisation dans la production, et la fabrication intelligente et les niveaux élevés d'automatisation deviennent la norme. Cela génère à son tour un besoin de machines plus petites, plus légères et agiles qui peuvent être utilisées dans une relation plus étroite avec les travailleurs. Entrez le robot collaboratif, ou 'cobot'.

Les cobots peuvent assumer des tâches répétitives nécessitant de la précision, et ils deviennent de grandes entreprises. Entre 2017 et 2020, les installations de cobots dans le monde ont doublé, passant d'environ 11 000 à 22 000. Et une étude de BIS Research montre que le marché mondial des cobots devrait passer de 580 millions de dollars en 2018 à 9 milliards de dollars d'ici 2024.

Bien qu'une plus grande collaboration homme-machine soit souhaitable, l'adoption plus large des cobots présente certains défis, notamment dans le domaine de la sécurité. Le succès dépend d'un certain nombre de facteurs : d'une formation adéquate (pour les humains et les machines) à l'accès à des composants fiables tels que des capteurs qui aideront les cobots à comprendre leur environnement et à réagir en conséquence.

Examinons donc le rôle des cobots dans les environnements industriels modernes et expliquons comment vous pouvez les faire fonctionner à un niveau optimal.

Les robots industriels ont une capacité éprouvée à simplifier et à optimiser la production, mais traditionnellement, ils ont nécessité des coûts d'investissement élevés, sont plus difficiles à enseigner que les humains et présentent certains problèmes de sécurité. Voici quelques-uns des facteurs qui doivent être pris en compte :

En termes de coûts, les robots industriels ne sont en aucun cas un achat insignifiant. Bien qu'ils offrent un bon retour sur investissement, ils nécessitent une approche dédiée et réfléchie impliquant de grosses sommes d'argent. Ils nécessitent généralement un investissement initial élevé ainsi que des coûts d'installation et de configuration supplémentaires. Il faut également tenir compte des coûts d'entretien futurs.

La programmation de robots industriels et leur formation à l'exécution de leurs tâches spécifiques demandent du travail et nécessitent des techniciens expérimentés dotés de compétences spécialisées. Cette activité coûte plus cher au fabricant, qui doit employer ces experts en interne. Et ce n'est pas ponctuel : lorsque des modifications sont nécessaires ou que le logiciel doit être mis à niveau, des coûts supplémentaires peuvent être encourus.

Des précautions doivent également être prises lors de la programmation d'un robot. S'il n'est pas fait correctement, il peut mal fonctionner ou fonctionner de manière inefficace.

Les robots industriels sont loin d'être discrets : ce sont des machines volumineuses et encombrantes qui effectuent des mouvements rapides et répétés pouvant présenter un danger et un risque pour les travailleurs. Cela nécessite des dépenses supplémentaires liées à l'ajout de cages de sécurité robustes autour des robots pour séparer et protéger les collègues humains.

Alors que les derniers robots industriels ont de nombreuses fonctionnalités de sécurité, les machines plus anciennes qui sont en place depuis un certain temps peuvent ne pas avoir la capacité sensorielle de détecter des objets, y compris des humains à proximité, ce qui les rend sujettes aux collisions et aux accidents potentiels.

Les robots industriels ont évolué dans des applications d'ingénierie lourde telles que l'assemblage automobile et sont suffisamment puissants pour soulever des objets pesant plusieurs centaines de kilogrammes. En revanche, les cobots sont spécifiquement conçus pour interagir directement avec les humains et effectuer des tâches en coopération avec eux, en travaillant avec des charges utiles beaucoup plus petites.

Par exemple, les cobots sont généralement assis sur une table. Ils sont idéaux pour effectuer des travaux d'assemblage complexes et délicats, des opérations de maintien précises ou des opérations répétitives de prise et de placement avec les plus hauts niveaux de cohérence et de fiabilité. Les fonctions spécifiques dans un environnement de fabrication peuvent inclure le ponçage et le polissage, le collage et l'étanchéité, le vissage, ainsi que les tests et l'inspection de la qualité.

En règle générale, les cobots coûtent une fraction de l'investissement des plus gros robots industriels. Plutôt que d'exiger une programmation spécialisée, on peut facilement leur enseigner les mouvements pour leur tâche par l'interaction directe avec leur homologue humain.

Le concept de cobots a été introduit pour la première fois au milieu des années 90, et le premier grand fabricant à lancer un cobot a été KUKA en 2004. Depuis lors, de nombreux fabricants de robots sont entrés sur le marché et la capacité des cobots s'est rapidement développée. Les machines initiales pesaient généralement environ 10 kg et utilisaient une charge utile de quelques kg seulement. Au fil du temps, les cobots ont évolué pour devenir plus grands et plus puissants. FANUC a lancé son premier cobot en 2015 avec une charge utile lourde de 35 kg, et ABB a également lancé son premier cobot à double bras la même année.

Plutôt que d'être séparés dans des cages comme leurs homologues industriels encombrants, les cobots sont souvent situés sur le bureau à côté du travailleur humain. Comme ils sont positionnés à une telle proximité des humains, la sécurité est d'une importance vitale et les fabricants mondiaux de robotique industrielle tels que Fanuc, Siemens, Omron et ABB construisent des cobots en pensant à la protection des employés.

Les cobots doivent pouvoir réagir à la présence d'un travailleur en une fraction de seconde pour éviter ce qui pourrait autrement être une situation potentiellement dévastatrice et fatale. En tant que tels, ils sont conçus avec des mesures de sécurité inhérentes plutôt que de s'appuyer sur des protections physiques. Par exemple, les bras sont équipés de capteurs de position et de fonctions de sécurité avancées telles que l'évitement des collisions pour les rendre sûrs de travailler dans le même espace que les humains sur les lignes de production.

Pour assurer la sécurité de la main-d'œuvre et maintenir la sécurité de l'usine, il est essentiel de s'assurer que les cobots fonctionnent comme prévu. La norme de sécurité ISO 10218 et la spécification technique RIA TS 15066 définissent les fonctions de sécurité et les performances du robot collaboratif.

De nombreux cobots ont une fonctionnalité d'apprentissage direct dans laquelle l'utilisateur tient le bras et le déplace dans chaque position requise. L'ISO 10218 et l'ISO/TS 15066 fournissent des normes et des lignes directrices pour l'enseignement collaboratif des robots, un aspect essentiel car les mains des travailleurs entrent en contact direct avec le robot.

Par exemple, le cobot de la série TM d'Omron utilise des mécanismes de guidage manuel intuitifs pour enseigner au robot de nouvelles tâches sans avoir à programmer les mouvements du bras robotique. Des fonctions telles que le « mode de guidage manuel » surveillent la vitesse et la force pour garantir que le processus d'apprentissage respecte les dernières normes de sécurité.

Quelles que soient les caractéristiques de sécurité inhérentes, les normes pertinentes exigent toujours que les cobots subissent une évaluation complète des risques avant le déploiement et que les fabricants prennent en compte tous les dangers et résultats possibles dans les cas impliquant un arrêt d'urgence.

Les cobots étant des machines mobiles, ils comportent de nombreuses pièces d'usure et un entretien régulier est essentiel pour assurer leur bon état de fonctionnement. Outre les capteurs et autres composants électromécaniques sophistiqués, les cobots nécessitent également des câbles, des faisceaux de câbles, des systèmes de lubrification, des joints, des brides, des vis, des boulons et des joints toriques. Ils doivent tous être régulièrement vérifiés et entretenus pour fonctionner en toute sécurité et à leur plein potentiel.

À cet égard, il est essentiel de s'associer à un fournisseur d'automatisation qui peut accéder à la gamme complète de pièces et de pièces de rechange nécessaires pour maintenir les cobots opérationnels. Chez EU Automation, notre expérience avec les robots et les cobots est enracinée dans une longue histoire de stockage de composants d'automatisation et de contrôle des principaux équipementiers tels que Siemens, ABB et Mitsubishi, offrant des pièces traçables et vérifiables. Les composants sont expédiés dans un emballage robuste pour arriver en parfait état. Cet engagement envers la qualité des pièces est essentiel pour les applications humaines dans la boucle telles que les cobots, où la sécurité est une évidence.

Pour conclure, les avantages des robots industriels sont bien connus dans l'industrie, et ils ont été un élément essentiel dans les usines lors de la transition vers l'Industrie 4.0. Mais alors que les fabricants cherchent à optimiser leurs opérations et à introduire de nouveaux niveaux de personnalisation, ils se tournent de plus en plus vers la flexibilité et l'efficacité des cobots.

Les fonctions de sécurité intégrées, renforcées par des normes de sécurité en évolution rapide, permettent aux cobots de travailler en harmonie avec les humains, permettant aux fabricants de repousser les limites de la productivité et, en fin de compte, d'augmenter leurs résultats. Par conséquent, les cobots s'imposent fermement comme des éléments essentiels dans les usines plus intelligentes du futur.

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