Du robot au cobot

Les premiers robots ont été initialement déployés pour opérer dans des environnements dangereux comme dans le secteur nucléaire. Ils se sont au fil des ans invités dans tous les secteurs industriels. Depuis leur première utilisation sur les lignes de production automobile au début des années soixante, les robots ont fait bien du chemin. Ils s’adaptent à une très grande diversité d’applications industrielles et se sont vus dotés de fonctions de sécurité leur permettant de coexister en toute sécurité avec l’homme. Certains robots ont été spécifiquement développés pour collaborer étroitement avec un opérateur. Néanmoins, leur faible charge utile et leur vitesse de mouvement réduite pour assurer la sécurité des interventions les réservent à des tâches n’exigeant pas un haut niveau de productivité.

Présentation du cobot

Article publié le 08/03/2021

Qu'est-ce qu'un robot industriel ?

Selon l’ISO (International Organization for Standardization), un robot industriel est un dispositif piloté automatiquement, multi-applicatif, reprogrammable, polyvalent, manipulateur et programmable sur trois axes ou plus. La mise en service des premiers robots dans l’industrie a démarré au début des années soixante. Il a d'abord été déployé dans les environnements à risques comme dans le secteur nucléaire puis sur les lignes de production automobile. En 1961, Unimate, premier robot industriel conçu par la société américaine Unimation est installé dans une usine de General Motors. Il est chargé de la manipulation de pièces métalliques à très haute température dans des bains de refroidissement.

Les robots permettent dans de nombreuses situations, de par leur fiabilité, leur répétitivité et leur précision, de gagner en productivité. Ils se sont peu à peu adaptés à des opérations de soudage, de peinture, d'assemblage… Ils offrent aussi l’opportunité d’écarter les opérateurs des tâches à faible valeur ajoutée et d’éliminer les risques de TMS (Trouble Musculo Squelettique) dus aux gestes répétitifs et à la manipulation de lourdes charges.

En action sur une chaîne
Robot en action

Avec les progrès des caméras industrielles et des unités de traitement d’image, des systèmes de vision sont associés aux robots pour les guider dans leurs opérations. Des capteurs embarqués, s’appuyant sur des algorithmes de calcul redondants pour connaître à tous moment la position exacte de chacun de leurs axes, sécurisent leur environnement. Certains robots peuvent ainsi fonctionner sans barrières physiques. D’autres, intégrant des fonctions de contrôle et de sécurité renforcés, sont aujourd’hui prêts à collaborer avec un opérateur. Universal Robots fait figure de pionnier dans le segment des robots collaboratifs. L’entreprise danoise a lancé en 2008 son premier robot industriel conçu spécifiquement pour répondre aux exigences de sécurité et d’exploitation d’une application collaborative en production. Elle revendique aujourd’hui un parc installé de plus de 44000 unités.

Si les robots collaboratifs sont promis à un bel avenir, leur déploiement reste limité. Selon l’étude du marché mondial de la Fédération Internationale de Robotique (IFR), la part de marché des robots collaboratifs a atteint 4,8 % du total des 373 000 robots industriels installés en 2019.

Robot collaboratif ou cobot

Les robots conçus pour interagir directement avec un opérateur humain sont également appelés cobots, contraction des mots « coopération » et « robotique ». Ceux-ci manipulent des objets en collaboration avec un opérateur humain dans un espace de travail partagé. Dans l’industrie, comme pour les robots traditionnels, les cobots sont assignés à des tâches pénibles, répétitives avec pour objectif de gagner en productivité, en sécurité, en fiabilité… Ils peuvent aussi être déployés pour améliorer l’ergonomie de certains postes de travail afin de prévenir des troubles musculo-squelettiques.

Les cobots sont censés être plus simples à mettre en œuvre car ils peuvent être programmés par apprentissage en guidant les mouvements de leur bras. Ils évitent également la mise en place d'enceintes sécurisées. Les robots industriels traditionnels conservent cependant l’avantage en matière de performances. Leur charge utile et leur cadence de travail sont bien plus importantes. De nombreux fabricants ont toutefois aujourd’hui développé des robots classiques qui intègrent des fonctions de sécurité et de contrôle sûr de leur vitesse afin d’éliminer, dans certaines conditions, les enceintes de sécurité.

Les robots collaboratifs ou cobots ne peuvent toutefois être employés seuls. Ils doivent être associés à un ensemble d’équipements périphériques permettant la mise en œuvre d’une cellule robotisée répondant aux exigences d’une application spécifique : encaissage, assemblage, manutention, perçage, serrage, pick & place, collage… Ils devront donc être équipés de pinces ou de préhenseurs, d’outillages… et être combinés à des caméras, des détecteurs optiques, un plateau tournant, un convoyeur, un support mécanique de pièces… C’est donc l’ensemble de l’installation, composée d’un robot intégrant des fonctions de sécurité appropriées par son constructeur et les équipements associés, qui constitue une application robotisée collaborative.

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