Robotique collaborative

Max Erick Busse-Grawitz (maxon motor ag)

Des robots qui collaborent avec les humains, les déchargent de tâches pénibles ou monotones, et rationnalisent ainsi le processus de production – les robots collaboratifs, ou «cobots», peuvent répondre à ce besoin. Mais la technologie n’est pas encore à la hauteur de ces attentes. C’est pourquoi la robotique collaborative reste un espoir technologique et n’atteint pas encore le statut de technologie star.

État des lieux

Le terme «robotique collaborative» est défini précisément dans les normes ISO 10218 et ISO 15066, et comprend la collaboration sporadique ou continue entre personnes et robots. Ces collaborations impliquent une interaction directe et adaptée à la situation: soit le robot devient plus lent lorsqu’il avance dans la zone de travail de collaborateurs·rices humain·e·s, soit l’application robotique est si sûre que les cobots et les personnes peuvent travailler main dans la main. Le grand défi consiste à rendre les applications robotiques à la fois sûres et rentables: pour les lots de grande taille, les automates dédiés représentent la meilleure solution. Pour les lots de petite taille, il est bien moins coûteux de confier la tâche à un·e employé·e que de programmer un robot. Ne restent donc que les tailles de lot moyennes, pour lesquelles les automates ne se justifient pas et le déploiement de salarié·e·s serait trop coûteux. Aujourd’hui, cela représente un nombre limité d’applications: dans la plupart des cas, les cobots seraient trop chers et trop lents. Ceci est dû aux exigences de sécurité et au manque actuel de maturité technologique. Les exigences de sécurité d’ordre général sont définies entre autres dans les normes ISO 13849 ou IEC 62061 ainsi qu’ISO 10218-1 et -2, et elles sont précisées pour les robots collaboratifs dans la norme DIN ISO/TS 15066:2017-04. Cette dernière se fonde sur des approches et des solutions connues de la recherche scientifique mais n’ayant pas encore percé dans la pratique industrielle. Les déficits technologiques concernent le contrôle de force rapide à faible inertie, les stratégies attenantes de commande en impédance et leur mise en œuvre dans des solutions robotiques industrielles facilement programmables. En revanche, des avancées ont été réalisées en trois points: les bras manipulateurs intelligents et les peaux robotiques intelligentes combinent capteurs et actionneurs. Des progrès ont été réalisés en matière de logiciels concernant la facilité d’utilisation des interfaces et la facilité de programmation. Par ailleurs, plusieurs fabricants proposent désormais des solutions intégrées avec des cobots sur des plateformes mobiles.

La situation en Suisse est toujours la même: il existe de nombreuses PME avec des petites tailles de lot, une variance et des coûts salariaux unitaires élevés, qui présentent donc de bonnes conditions pour l’utilisation de la robotique collaborative. Pourtant, tant en Suisse qu’à l’international, les robots collaboratifs ne s’imposent que lentement dans les activités de production. En Suisse, les ventes de cobots reculent et un certain désenchantement se fait sentir. Les cobots ne sont pas simplement une alternative aux collègues de travail qu’on pourrait programmer de manière intuitive. C’est pourquoi on trouve encore aujourd’hui des cobots dans des tâches à basse fréquence, comme la manutention de pièces dans des processus de fabrication et de traitement par machine. Les tâches assignées aux cobots relèvent en règle générale des «4D»: dull, dirty, dangerous, disallowed.  “

Perspectives d’avenir

L’utilisation de cobots deviendra intéressante lorsque les mentalités auront évolué et que les produits et l’infrastructure de production seront conçus en vue de processus de production automatisés («design for automation»). Cela peut par exemple s’effectuer au moyen de formes spécifiques ou de marquages adaptés aux caméras. Toujours est-il que les technologies clé nécessaires à une utilisation productive des cobots progressent constamment mais lentement. Des avancées sont prévisibles en matière de bras manipulateurs à souplesse de réaction intégrée et mesure de force rapide, de reconnaissance d’objet moins coûteuse et plus robuste, et de programmabilité plus intuitive. Avant tout achat, les entreprises de toute taille devraient discuter de ces sujets avec d’éventuels partenaires de recherche, en particulier les hautes écoles spécialisées actives dans le domaine de la robotique collaborative. Celles-ci proposent des approches efficaces pour réduire les coûts et améliorer la robustesse du processus de production, ou la possibilité d’évaluer les robots de manière neutre et indépendante. Les axes de recherche à long terme sont la programmation intuitive par tâches et le travail «main dans la main» entre robots et personnes avec reconnaissance d’intention et ajustements dynamiques.