Robots collaboratifs :comment décider si les cobots sont le bon choix

Les robots collaboratifs sont conçus pour travailler aux côtés des humains, augmentant l'automatisation et la productivité. Découvrez comment et pourquoi les cobots peuvent avoir un impact sur votre entreprise.

Les robots collaboratifs (cobots) sont un type de robot relativement nouveau dans l'industrie de l'automatisation industrielle. Malgré cela, ils prennent d'assaut l'industrie. Vous apprendrez les bases des robots collaboratifs à travers les sujets suivants : 

• Qu'est-ce qu'un robot collaboratif ?
• Quelles industries utilisent des robots collaboratifs ?
• Applications pour robots collaboratifs
• Quand (et ne pas) automatiser avec des robots collaboratifs
• Considérations relatives aux coûts

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Qu'est-ce qu'un robot collaboratif ?

Le robot collaboratif a été développé et commercialisé au tournant du siècle. Son but est d'effectuer des tâches automatisées autour d'opérateurs humains. Cela diffère des autres robots industriels stationnaires. Ces robots sont destinés à être isolés des humains. Ceci est réalisé en utilisant des barrières physiques et d'autres dispositifs de sécurité. Les robots collaboratifs incluent des fonctionnalités uniques pour les rendre appropriés pour travailler avec des personnes. Ces fonctionnalités peuvent inclure des éléments tels que :

• Limites de vitesse
• Limites de capacité de charge utile
• Forcer la détection

Techniquement, les robots collaboratifs pourraient se présenter sous n'importe quelle forme de robots. Cependant, la conception à six axes est la forme sous laquelle presque tous les robots collaboratifs sont disponibles dans le commerce. Cette conception rend le robot collaboratif prêt pour une large gamme d'applications.

Les robots collaboratifs présentent de nettes différences avec le robot industriel à six axes. Ils sont conçus pour fonctionner autour des personnes, contrairement au type industriel. De plus, les robots collaboratifs sont plus faciles à utiliser pour les non-experts. Cela inclut la reprogrammation et le réglage des paramètres sur le robot. L'environnement de développement est généralement graphique et intuitif. Ceci s'oppose à l'environnement de développement plus complexe des robots industriels.

Les cobots sont également légers par rapport à leurs cousins ​​industriels. Cela leur permet d'être associés à des robots mobiles pour fonctionner dans des environnements dynamiques. Un cobot peut effectuer une tâche d'entretien de machine pendant un certain temps. Ensuite, lorsqu'il est nécessaire ailleurs, le robot mobile transportera le cobot vers une autre zone. À ce stade, il peut effectuer sa prochaine tâche. Cela donne au cobot beaucoup plus de flexibilité pour avoir un impact sur votre environnement de fabrication.

Les cobots ont des limites de conception strictes définies par l'Organisation internationale de normalisation (ISO). Ainsi, vous pouvez être sûr que d'une marque à l'autre, il existe un niveau de base de « collaboration » et des spécifications de sécurité qui sont respectées.

L'ISO définit 4 types de modes de fonctionnement des robots collaboratifs : 

1. Limitation de puissance et de force

Cette méthode institue des limitations d'effort via un système de retour d'effort. Cela signifie que si le robot entre en contact avec une personne ou un objet, il arrêtera son mouvement. Compte tenu de l'inertie du robot, sa force et sa vitesse doivent être limitées pour s'arrêter au besoin. La « vitesse collaborative » est définie comme ne dépassant pas 250 mm par seconde. Il est à noter que cela ne signifie pas qu'il n'y a aucun danger lors de l'utilisation d'un robot collaboratif. Chaque candidature est unique. Une évaluation des risques doit être menée et correctement appliquée pour garantir un environnement de travail sûr.

Vous devez effectuer une évaluation des risques pour tout type de robot dans l'ensemble de leur application et lors du redéploiement vers une nouvelle station ou une nouvelle tâche. En bref, il s'agit d'évaluer les risques et de les traiter.

La limitation de puissance et de force est la méthode la plus courante de fonctionnement des cobots. Il permet l'enveloppe de travail la plus proche entre les opérateurs humains et robotiques. Ce mode prend en charge les limitations ou interruptions de productivité minimales. Cette méthode ne nécessite pas non plus d'équipement externe pour être fonctionnelle. En effet, le système de retour de force est inhérent au robot. Ce système est une combinaison de matériel et de programmation.

2. Surveillance de la vitesse et de la séparation

Cette méthode utilise un équipement de détection pour surveiller la zone environnante. Ceci est fait pour contrôler le mouvement du robot. Cette zone est parfois appelée enveloppe de travail étendue. Généralement, cet équipement surveille la zone pour les humains ou l'équipement. Lorsqu'un opérateur ou un chariot élévateur s'approche de la cellule de travail, le robot réagit en conséquence. Il ralentira, restreindra son amplitude de mouvement, ou les deux jusqu'à ce que l'humain ou l'objet entre dans la zone d'arrêt. À ce stade, le robot arrêtera tout mouvement. Une fois l'obstruction retirée de la zone définie, le robot recommencera à se déplacer. Ce type de collaboration homme-robot peut également être mis en œuvre avec des robots industriels.

3. Guidage manuel

Le guidage manuel est essentiellement la commande à distance d'un robot par un opérateur à l'aide d'un module de commande. Ceci est souvent observé dans les applications de levage de matériaux lourds et dangereux. Cela nécessitait traditionnellement un opérateur pour prendre en charge le contrôle du mouvement.

Cette technologie est maintenant utilisée dans la capacité d'« enseigner à la main ». Cette fonctionnalité est fournie avec de nombreux robots collaboratifs modernes. Un opérateur peut guider manuellement le robot à l'aide de commandes sur le robot pour enseigner les étapes d'un processus. Un robot industriel aurait besoin d'un dispositif de détection de force pour avoir une capacité d'enseignement.

4. Arrêt surveillé par sécurité

L'arrêt surveillé de sécurité est un mode de collaboration que l'on voit souvent, même pour les robots industriels. Chaque fois qu'un humain pénètre dans la zone de travail du robot, il s'arrête complètement. Des systèmes tels que des rideaux laser, des arrêts d'urgence et des verrous spéciaux sur les portes des cellules sont utilisés pour détecter si un humain pénètre dans la zone. Les équipes de maintenance utilisent également ce mode de collaboration pour travailler sur les robots.

De nombreux robots collaboratifs déploient plusieurs de ces méthodes. Cela les rend capables d'être flexibles et de fonctionner dans des environnements dynamiques. Il est à noter que chaque application est unique. Une évaluation des risques doit être menée et correctement appliquée pour garantir un environnement de travail sûr, quel que soit le type de robot.

Quelles industries utilisent des robots collaboratifs ?

Les robots collaboratifs ont un large éventail d'applications dans de nombreuses industries différentes. Grâce à leur conception polyvalente. Les secteurs qui tirent généralement parti de la technologie des cobots incluent :

• Emballage
• Pharmaceutique
• Nourriture et boissons
• Électronique
• Logistique
• Métaux
• Plastiques
• Automobile
• Aérospatiale

Les cobots peuvent être trouvés dans presque toutes les grandes industries. Leur conception comprend des caractéristiques qui permettent un large éventail d'applications. Êtes-vous prêt à commencer à chercher des solutions pour votre application ou votre secteur d'activité ? Vous pouvez visiter HowToRobot pour commencer à recevoir des devis de plusieurs fournisseurs différents. Économisez du temps et des efforts en utilisant notre réseau pour travailler pour vous.

Applications pour les robots collaboratifs

Vous avez appris que les robots collaboratifs sont couramment trouvés dans plusieurs industries différentes. À quels types d'applications les cobots sont-ils chargés ? Ces applications incluent :

• Choisir et placer des tâches
• Montage et démontage
• Manipulation du matériel
• Soudage
• Soudage de PCB
• Contrôle
• Distribution
• Entretien des machines

Vous remarquerez qu'il s'agit d'un large éventail d'applications. C'est l'un des avantages des robots collaboratifs. Ils sont une pièce polyvalente de la technologie. Ils peuvent être déployés et redéployés pour effectuer de nombreuses tâches différentes dans une même installation.

Les robots collaboratifs ont des atouts qui en font un bon choix pour de nombreuses applications. D'une part, ils ont des systèmes internes qui les rendent appropriés pour travailler autour des gens. De plus, ils partagent la conception à six axes avec le robot industriel à six axes. Cela leur donne un bon équilibre entre vitesse, amplitude de mouvement et capacité de charge utile. La liberté de mouvement de la conception à six axes apporte des avantages spécifiques. Son excellente amplitude de mouvement ne l'empêchera pas d'effectuer des applications spécifiques. Ils sont également enseignables. Cela signifie qu'un opérateur peut guider manuellement le robot tout au long de sa tâche pour l'enseigner. À partir de ce point, le robot peut effectuer cette tâche à plusieurs reprises. Si la tâche change, elle peut être réappris et redéployée.

Bien sûr, les cobots ne conviennent pas à toutes les applications. Le principal facteur en est que ces mêmes fonctionnalités qui leur permettent de contourner les gens limitent également leur capacité à effectuer certaines tâches. Par exemple, considérons une tâche qui nécessite une vitesse élevée et une capacité de charge utile élevée. Cela pourrait être une application d'assemblage automobile à grand volume. Le cobot ne serait pas le choix optimal ici. En effet, sa plus petite capacité de charge utile limitera sa capacité à manœuvrer la charge. Cela entraînera une panne du robot pendant le fonctionnement. Une défaillance entraînera des interruptions du flux de travail et arrêtera la ligne. De plus, la vitesse nécessaire pour maximiser le débit peut ne pas être réalisable avec un cobot. Leurs vitesses inférieures pourraient laisser de plus grands gains d'efficacité non réalisés. Dans ce cas, un robot industriel traditionnel à six axes serait le meilleur choix. Alors, quand faut-il chercher à automatiser avec un robot collaboratif ?

Quand (et ne pas) automatiser avec des robots collaboratifs

Comme vous l'avez appris, les cobots ont de nombreuses applications et avantages. Comment savoir si votre application est adaptée à l'automatisation avec un cobot ? Les bons candidats de projet pour les cobots incluent certaines des caractéristiques suivantes : 

• Les techniciens ont peu d'expérience avec les robots
• Le contrôle de la qualité est essentiel
• La tâche peut changer à l'avenir
• La tâche nécessite une collaboration avec des travailleurs humains
• La tâche n'est pas rapide et ne nécessite pas une grande force

Les techniciens ont peu d'expérience avec les robots

Les robots sont des équipements complexes. En tant que tels, ils nécessitent des techniciens expérimentés pour les faire fonctionner et les entretenir. Une grande partie de cette expertise est dans la reprogrammation. Les cobots ont la capacité d'être contrôlés de manière simple et intuitive. Leur interface de programmation est beaucoup plus attrayante pour le profane. Cela signifie que les opérateurs et techniciens moins expérimentés peuvent utiliser et reprogrammer cet équipement. Bien que les tâches d'entrée de gamme soient faciles et accessibles aux personnes moins expérimentées, ces technologies peuvent être étendues à la complexité et à l'efficacité de leurs cousins ​​​​robots industriels. C'est pourquoi votre équipe doit toujours chercher des experts auprès desquels apprendre. Ils développeront ensuite leurs compétences en programmation et déploieront des cellules robotiques plus complètes.

Le contrôle de la qualité est la clé

Comme de nombreux autres types de robots, les cobots sont reproductibles et précis. C'est particulièrement le cas par rapport à leurs homologues humains. Pour cette raison, les applications de haute précision peuvent être de bons candidats pour l'automatisation des cobots. Les erreurs de contrôle de la qualité conduisent à des produits défectueux ou inacceptables. Cela signifie souvent des processus de production moins efficaces. Il s'agit d'une perte de revenus pour votre entreprise. La robotique en général aide à réduire ces problèmes. Ils y parviennent grâce à leur nature précise et programmable. Des cobots sont couramment déployés dans ces applications.

La tâche pourrait changer à l'avenir

Les cobots ont la capacité unique de se faire facilement « apprendre » des tâches. Les techniciens inexpérimentés trouvent souvent l'outil d'enseignement manuel utile pour commencer. Cependant, la vraie valeur de la réutilisation des cobots réside dans l'interface de programmation. Sa programmation graphique le rend facile à saisir pour ces robots nouveaux et non entraînés. Cela signifie que si une tâche change légèrement, le programme cobot peut être modifié rapidement et facilement. Cela réduit considérablement la fréquence à laquelle vous appelez un intégrateur pour la reprogrammation. Cette réduction des coûts entraîne plus de revenus dans votre poche et un retour sur investissement plus rapide.

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La tâche nécessite une collaboration avec des travailleurs humains

La caractéristique déterminante des robots collaboratifs est leur capacité à travailler avec les gens. Certaines tâches peuvent être optimisées en incluant une certaine automatisation avec le travail humain. Les robots sont doués pour gérer des tâches simples et banales. Les gens excellent dans les tâches qui incluent des caractéristiques telles que la prise de décision complexe. Combiner les deux pour travailler ensemble tire parti des forces des deux. Leur performance de cette manière dépasse ce que l'un ou l'autre pourrait faire seul. Cette optimisation maximise votre potentiel de production. Cette efficacité accrue permet d'augmenter les revenus et le retour sur investissement.

La tâche n'est pas rapide et ne nécessite pas une grande force

Les principales limitations des robots collaboratifs se trouvent dans les spécifications de force et de vitesse. C'est par conception en raison de leur approche centrée sur l'humain. Les tâches qui nécessitent une mécanique à grande vitesse sont de mauvais candidats pour les robots collaboratifs. Cela inclut des tâches telles que le pick and place ou l'assemblage de gros volumes. Le déploiement d'un cobot dans ces applications peut laisser des gains d'efficacité non réalisés sur la table. De plus, les limitations de la charge utile entraveront la capacité des cobots à assumer toutes les tâches. Les tâches lourdes comme les grandes applications de manutention peuvent ne pas être possibles pour un cobot. Les robots industriels traditionnels seraient un meilleur choix pour ces applications.

Les applications Cobot sont généralement dans la capacité de force et de vitesse des humains. Cependant, les cobots offrent une plus grande disponibilité que les humains. Les robots n'ont pas besoin de pauses, de changements d'équipe ou de jours de maladie. Ils offrent également une plus grande cohérence. En effet, ils ne souffrent pas de fatigue ou de blessures dues au déplacement de charges à grande vitesse. Cela offre une efficacité et un potentiel de débit accrus par rapport aux opérateurs humains seuls.

La vraie affaire avec les cobots

Les cobots changent l'industrie de la robotique et peuvent encore être mal compris. Leurs limitations de performances et leur prix plus élevé peuvent créer des doutes quant à leur utilisation sur le marché. De leur présence croissante ces dernières années, nous avons compris que la "facilité d'utilisation" est le principal moteur de croissance et de plus d'accessibilité pour les PME. Ils ont ouvert un nouveau marché pour la robotique, celui sans ressources pour une automatisation complexe. Bien que la « vraie » collaboration homme-robot soit rare à ce jour, les cobots ont ouvert le monde à de nouvelles possibilités; plus facile à apprendre et à utiliser des robots et une future véritable collaboration homme-robot. Cela dit, le futur reste à écrire.

Considérations relatives aux coûts

Le coût de l'équipement est toujours un facteur majeur dans le calcul du ROI. Vous serez peut-être surpris d'apprendre que les robots collaboratifs sont souvent plus chers qu'un bras de robot industriel comparable. Cependant, les robots industriels entraînent des coûts secondaires plus élevés. Ceux-ci sont souvent inutiles pour les applications collaboratives. Par exemple, les robots industriels nécessiteront toujours un équipement de sécurité supplémentaire. Cet équipement de sécurité comprend des éléments tels que :

• Rideaux lumineux
• Scanners de sécurité
• Escrime
• Boucliers
• Boutons d'arrêt d'urgence

De plus, le type industriel non collaboratif est plus difficile à intégrer. Cela est largement dû à leur environnement de programmation plus complexe. Ces robots nécessiteront des techniciens et des programmeurs expérimentés pour l'installation et la configuration. Les coûts de maintenance sont également plus élevés pour les robots industriels. Les robots industriels sont souvent plus chers après intégration par rapport aux robots collaboratifs. C'est le cas même si le cobot en lui-même est au départ plus cher. Un coût raisonnable pour un cobot moyen dans une application standard sera d'environ 35 000 $ à 60 $.
 

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