Alors qu'il y a seulement dix ans, ils étaient une technologie émergente généralement accueillie avec scepticisme, aujourd'hui les robots collaboratifs - également appelés cobots - sont le segment de la robotique industrielle qui connaît la croissance la plus rapide. Et ils sont conçus pour travailler en étroite collaboration avec les humains. Le terme a une signification très précise, qui découle de la combinaison des deux mots collaboratif et robot, et décrit en fait une technologie robotique capable de combiner à la fois une flexibilité opérationnelle et intégrative, et capable d'interagir en toute sécurité avec le milieu environnant et naturellement avec les opérateurs avec lesquels les machines partagent des tâches spécifiques.
Vous comprendrez donc comment les cobots ont le pouvoir, dans le contexte de l'innovation commerciale, de changer profondément les paradigmes de la production et du travail, et la relation entre la machine et l'homme telle qu'elle est traditionnellement comprise. Et s'il est vrai que la robotique et l'intelligence artificielle en général connaissent une croissance exponentielle, de la même manière, l'avènement de l'industrie 5.0 entraînera des changements importants dans la société et de nouveaux scénarios pour l'application de ce type d'innovation. Tout cela au nom d'une industrie plus durable, résiliente et centrée sur l'humain.
Cobots : définition et histoire des robots collaboratifs
Les robots collaboratifs, par définition, sont capables d'automatiser un grand nombre d'applications, et de se déplacer dans de nombreux domaines différents. Nous avons affaire à des outils puissants et flexibles, dont la simplicité et la rapidité de programmation les rendent prêts à entrer immédiatement en production et à passer d'une activité à l'autre en un temps très court. La première définition d'un cobot a été enregistrée dans un brevet de 1999, consacré à "un appareil et une méthode d'intégration directe entre une personne et un manipulateur générique commandé par un ordinateur". Aujourd'hui, la description fait référence à ce que nous appellerions un dispositif d'assistance intelligent (IAD), pratiquement l'ancêtre des cobots modernes, utile au célèbre General Motors pour mettre en œuvre la robotique dans le secteur automobile encombré et très concurrentiel.
Le but ultime était d'aider les travailleurs dans les opérations d'assemblage, la machine se déplaçant dans un environnement sans cage. Ce n'est qu'en 2004 que KUKA, une entreprise allemande pionnière de la robotique collaborative, a lancé le modèle LBR3 en collaboration avec l'Institut central aérospatial d'Allemagne, le premier cobot léger doté de sa propre alimentation en mouvement, qui a ensuite été perfectionné par deux autres modèles en 2008 et 2013.
Dans les mêmes années, la société danoise Universal Robot a sorti l'UR5, le premier cobot capable d'effectuer des tâches en toute sécurité aux côtés de la main-d'œuvre, inaugurant de fait l'ère des robots collaboratifs flexibles - caractérisés par des coûts plus faibles et une plus grande facilité d'utilisation. Malgré le scepticisme initial, le marché des robots industriels connaît aujourd'hui une croissance régulière de 50 % par an. Pour un chiffre d'affaires de plus de 3 milliards de dollars. Par rapport aux robots industriels plus traditionnels, ceux utilisés dans la robotique collaborative sont à la fois extrêmement petits et légers, et conçus pour travailler côte à côte avec des personnes. Sans avoir besoin de protection ou d'enceinte, les cobots sont capables de respecter les distances et les mesures de sécurité, tant entre eux qu'avec les humains, en exploitant une sécurité native de plus en plus précise, des capteurs avancés et une programmation avancée. Pour ne citer que quelques exemples, ils peuvent s'arrêter en cas de contact avec un opérateur ou ralentir en cas de contact imminent, sans compter que les temps et distances d'arrêt sont programmables et personnalisables. Le domaine de la robotique collaborative est donc une source inépuisable de nouvelles opportunités pour intégrer l'automatisation dans l'usine dite intelligente. Un cobot est un robot compact et sûr, mais c'est surtout un outil doté de sa propre intelligence entre les mains des travailleurs et des opérateurs en général. Et il se caractérise, comme nous l'avons déjà mentionné, par une grande simplicité de programmation et d'utilisation, ainsi que par la rapidité typique d'intégration dans la chaîne de production et par un retour économique sur investissement presque immédiat. Il est donc naturel de considérer les robots collaboratifs comme des machines anthropomorphes dotées de mouvements sur six axes, conçues précisément pour respecter des critères de sécurité, de flexibilité et de compacité.
Robots collaboratifs et robots industriels : les différences
Maintenant que nous avons une compréhension générale de ce que sont les robots collaboratifs, il semble évident que les robots utilisés par les entreprises privées et les administrations publiques ne sont pas tous les mêmes : nous les distinguons par leur taille, leur vitesse, leur rayon d'action, leurs compétences d'application et leur flexibilité opérationnelle. Sans oublier le coût et la nécessité ou non d'installer des barrières de sécurité. Plus précisément, les différences entre les cobots et les robots traditionnels sont particulièrement marquées dans le secteur, et peuvent être simplifiées en se référant à trois propriétés spécifiques. Le premier est le niveau de sécurité mentionné plus haut, qui est si élevé en robotique collaborative qu'il permet aux machines d'agir sans barrières coûteuses, grâce aux 17 sécurités natives présentes par défaut sous leur carapace et à une large gamme de capteurs. La seconde concerne plutôt la flexibilité, véritable marque de fabrique d'un cobot.
Les robots traditionnels, en effet, donnent lieu à une automatisation rigide qui n'est optimale que pour les grands volumes de production, tandis que leur petite taille permet aux cobots d'être déplacés facilement dans les limites de l'industrie pour n'être utilisés que là où c'est nécessaire. De plus, la flexibilité de ces outils est soulignée par leur facilité de programmation, qui va de pair avec la rapidité de déploiement - la troisième propriété de la liste. La programmation, qui est simple et intuitive, peut être effectuée de deux manières différentes : le "teach pendant", qui utilise un écran tactile et un modèle graphique pour définir directement les programmes du cobot, et le "free drive", qui permet de programmer le robot en déplaçant son bras dans l'espace, afin qu'il puisse reproduire parfaitement l'action souhaitée.
En termes pratiques, il s'agit d'une solution prête à l'emploi capable d'améliorer les lignes et les processus de production, même avec une alimentation électrique de 220 V qui permet de l'intégrer pratiquement partout - même dans certains contextes civils. Une application gérée en synergie par un opérateur et un robot collaboratif est également 85% plus productive qu'une application entièrement automatisée ou entièrement manuelle, précisément en raison de la capacité des cobots à combiner le meilleur de l'effort humain et la précision de l'automatisation avec un net avantage.
Une autre énorme incitation à l'utilisation de la robotique collaborative est le fait que ces machines ont la capacité de passer d'une tâche à une autre sans interruption. C'est le cas indépendamment du secteur d'application, de la taille de l'entreprise et de la nature du produit, ce qui en fait une technologie très adaptée également aux lignes d'assemblage travaillant sur de petits lots et des productions mixtes.
L'évolution de la robotique collaborative
Bien que dans les premières lignes nous ayons voulu souligner à quel point les robots collaboratifs se développent et se répandent rapidement, à l'heure actuelle, pas mal d'entreprises ont exprimé des doutes quant à leur intégration, tandis que pour la plupart des installations de production, il est encore difficile de prévoir leur application réelle. Comme dans tous les domaines scientifiques et technologiques, les robots présentent également plusieurs limites et défis. L'une d'entre elles rime tout d'abord avec la nécessité de poursuivre une dextérité manuelle plus raffinée, notamment lors de la prise et du traitement de petits composants plutôt délicats. L'autre, en parallèle, se concentre sur la capacité à prendre des décisions rapidement afin d'éviter les obstacles sans interrompre la production - avec toutes les conséquences que cela implique.
Les leaders du secteur travaillent déjà à la résolution de ces défis exigeants et cherchent des réponses en développant des cobots équipés de processeurs toujours plus rapides et de systèmes de vision intégrés. Ces solutions dressent un tableau ambitieux mais futuriste de l'industrie 5.0 et permettront aux cobots eux-mêmes d'être exponentiellement plus productifs. Non seulement cela, mais les machines ayant une nature collaborative aideront à contenir - et finalement à résoudre - les questions et les problèmes critiques au sein de tout cycle de production, apportant des améliorations en termes d'économie d'énergie, de ressources et de temps.
Ce n'est donc pas une coïncidence si les caractéristiques de la nouvelle génération de robots industriels comprennent une plus grande polyvalence d'utilisation, une adaptabilité incisive à des situations non connues à l'avance, une précision de positionnement et une répétabilité d'exécution, comme nous l'avons déjà mentionné à plusieurs reprises. En bref, les cobots représentent à la fois un présent en croissance constante et un avenir de plus en plus automatisé : les craintes, même de la part de ceux qui travaillent dans ce domaine, ont toujours une raison d'être, mais l'excitation concernant la prochaine évolution est palpable. La philosophie de programmation des cobots, en effet, est basée sur la conquête de paramètres, le développement et l'utilisation de véritables bras mécaniques, robotiques et hautement articulés.