Les robots collaboratifs - Histoires et évolutions récentes

Les robots collaboratifs, ou « cobots » comme on les appelle communément, se sont développés de manière extrêmement rapide et fructueuse. Les cobots, une technologie émergente perçue avec scepticisme il y a seulement 10 ans, représentent désormais le segment qui connaît la croissance la plus rapide de la robotique industrielle. Étant donné les dernières nouvelles tendances de la recherche en robotique, leur succès devrait s'étendre.

La robotique croît à un rythme exponentiel et ces dix dernières années ont connu le développement d'une technologie époustouflante dans ce domaine, notamment en matière d'interactions entre les robots industriels et la main-d'œuvre humaine.

Depuis les dispositifs intelligents d'aide au levage, aux dispositifs intégrés pour soulever des poids en toute sécurité, mais sans puissance motrice autonome, à l'apparition des premiers cobots avec systèmes de vision intégrés permettant d'éviter les obstacles, comme ceux présentés lors du salon Automate 2019 à Chicago, le domaine de la robotique collaborative semble offrir de nouvelles opportunités d'intégration de l'automatisation dans l'usine intelligente.

Un peu d'histoire

La première définition du cobot provient d'un dépôt de brevet américain en 1999 pour un « appareil et une méthode d'interaction physique directe entre une personne et un manipulateur d'application générale contrôlé par un ordinateur. »

La description désigne ce que nous appellerions de nos jours un Dispositif d'aide intelligente (IAD), l'ancêtre des cobots modernes, fruits du travail de General Motors pour mettre en œuvre la robotique dans le secteur automobile. Le nouveau dispositif pouvait se déplacer dans un environnement dépourvu de cage pour aider les humains dans les opérations d'assemblage, mais pour des raisons de sécurité il n'était pas doté d'une source interne de puissance motrice.

En 2004, KUKA, un pionnier de la robotique basé en Allemagne, a lancé son LBR3, le premier cobot léger doté d'une puissance motrice autonome. Il fut le fruit d'une longue collaboration entre la société et l'agence aérospatiale allemande, et ses capacités de commande des mouvements ont ensuite été affinées dans les deux versions actualisées lancées respectivement en 2008 et 2013.

En 2008, le fabricant danois Universal Robots, a lancé l'UR5, le premier cobot capable de travailler en toute sécurité aux côtés des employés, éliminant le recours à des cages ou des barrières de sécurité. Ce nouveau robot a officiellement marqué le début de l'ère des robots collaboratifs flexibles, faciles à utiliser et économiques. Ceci a donné aux petites et moyennes entreprises, la possibilité d'automatiser leurs installations sans avoir besoin d'investir dans des technologies aux coûts prohibitifs ou de transformer complètement leurs usines de fabrication. Aujourd'hui, Universal Robots reste le leader mondial dans ce domaine en affichant le plus de cobots vendus que tous ses concurrents confondus.

Comme toute technologie révolutionnaire, les cobots se sont heurtés à leurs débuts au grand scepticisme de la part de l'industrie manufacturière. Travis Hessman, journaliste spécialisé en technologie, indiquait en 2012, que la plupart des directeurs d'usine percevaient les cobots comme une merveille technologique, mais qu'ils s'interrogeaient sur la possibilité de les intégrer dans un environnement de travail réel. Aujourd'hui, cependant, le marché des cobots industriels affiche une croissance annuelle de 50 % et on estime que le chiffre d'affaires mondial atteindra 3 millions de dollars d'ici 2020.

Tendances et prévisions

Même si les cobots se développent rapidement, il existe encore des obstacles qui les empêchent d'être utilisés dans une grande majorité d'usines de production. Les obstacles les plus importants sont le besoin de dextérité fine (par exemple pour prélever des pièces fragiles et de petite taille) et la capacité à prendre des décisions rapidement pour éviter les obstacles sans interrompre la production.

Pour surmonter ces difficultés, les leaders du secteur développent des cobots dotés de processeurs plus rapides et de systèmes de vision intégrés. De cette manière, les données spatiales peuvent être traitées à la vitesse requise pour générer une commande de mouvement que les solutions conventionnelles reposant sur du matériel standard ne peuvent réaliser.

Ces innovations permettent aux cobots d'être beaucoup plus productifs. Contrairement aux solutions traditionnelles qui arrêtent le robot pour des raisons de sécurité lorsqu'il détecte un obstacle, tel que le bras d'un opérateur, les cobots innovants se déplacent autour de l'obstacle pour trouver le meilleur chemin sans interrompre leur action.

Les cobots présentés lors du salon Automate 2019, notamment par Realtime Robotics, sont dotés de systèmes de vision intégrés qui leur permettent de s'adapter aux changements environnementaux. Ceux-ci incluent des obstacles de différentes natures ainsi que le changement de position de l'objet que les robots sont censés prendre ainsi que l'emplacement où ils doivent les déposer.

Cette nouvelle technologie permet non seulement d'éliminer le besoin de positionnement précis, mais elle permet également aux fabricants d'associer enfin la sécurité avec une productivité optimale. En fait, les nouveaux cobots ne se contentent plus de s'interrompre, mais recherchent activement une voie sûre et sans obstacle pour poursuivre leurs opérations. Cette sensibilité accrue aux obstacles permettra à plusieurs cobots de travailler ensemble de manière indépendante et de réaliser différentes tâches sans jamais se heurter.

Les cobots de nouvelle génération ont combiné le besoin de sécurité avec la possibilité de travailler à pleine vitesse. Maintenant que ce compromis a enfin été trouvé, il n'y a plus d'obstacle à la robotique collaborative.