Table ronde exécutive :Conception robotique

À mesure que les installations de fabrication deviennent plus automatisées, les robots jouent un rôle plus important. Et bien que les robots collaboratifs et autres systèmes robotiques puissent aider les travailleurs humains, de nombreuses questions restent sans réponse concernant le coût, la sécurité et d'autres facteurs. Conception de mouvement ont posé certaines de ces questions à un panel de leaders de l'industrie de la robotique.

Notre comité exécutif est composé du Dr Frank Melzer, directeur de la technologie chez Festo SE; Scott Summerville, président et chef de la direction de Mitsubishi Electric Automation ; Mark Sadie, vice-président du marketing chez Omron Automation Americas ; Enrico Krog Iversen, PDG d'OnRobot ; et Jim Lawton, vice-président de la gestion des produits et du marketing chez Universal Robots.

Conception de mouvement : Les robots collaboratifs ont été développés à l'origine pour aider les travailleurs à effectuer des tâches d'assemblage; aujourd'hui, ils ont beaucoup plus d'applications. Alors que beaucoup voient les cobots comme des assistants bienveillants pour les humains, ils présentent des dangers inhérents. Comment les cobots ont-ils été améliorés et quels aspects présentent encore des obstacles à leur plein potentiel ?

Dr. Frank Melzer : Les robots collaboratifs ont été développés à l'origine pour aider les travailleurs à effectuer des tâches d'assemblage; aujourd'hui, ils ont beaucoup plus d'applications. Des fonctionnalités telles que la vitesse limitée en toute sécurité, la limitation de la force et la possibilité de définir des espaces de travail sûrs sont disponibles avec presque tous les cobots aujourd'hui. La norme ISO/TS 15066 et la nécessité de spécifier chaque application individuelle en fonction des aspects de sécurité sont jusqu'à présent les facteurs limitants en termes d'obstacles à une adoption plus large des cobots.

Jim Lawton : Les cobots ne sont pas seulement destinés aux tâches d'assemblage et ont fait leurs preuves dans un large éventail d'applications. Les robots traditionnels ont une grande empreinte. En revanche, les cobots sont peu coûteux, faciles à déployer, ont un faible encombrement et peuvent être utilisés en toute sécurité à proximité des travailleurs humains. Pour qu'une machine soit intrinsèquement sûre, cela signifie qu'il n'y a aucun risque de blessure dans toutes les situations. Cela n'existe pas. Même un petit robot avec une très petite charge utile pourrait contenir une aiguille hypodermique avec un poison ou un virus mortel, présentant le risque de blesser une personne en raison de l'application mais pas du robot. Seule l'application d'un cobot peut être jugée sûre ou non.

Enrico Krog Iversen : Les robots collaboratifs se sont améliorés à un rythme phénoménal, les charges utiles ont augmenté, la répétabilité s'est améliorée et un vaste écosystème de développeurs tiers de composants et d'outils pour cobots a émergé. Toutes ces améliorations, y compris la capacité de gérer des charges utiles plus importantes, ont été réalisées sans sacrifier les caractéristiques de sécurité qui permettent aux cobots d'être déployés à proximité des travailleurs humains.

Scott Summerville : Comme tous les robots, les cobots ont subi des améliorations et des raffinements depuis leur introduction. Les obstacles à l'introduction de cobots peuvent inclure leur vitesse de fonctionnement et leur répétabilité. Les cobots doivent se déplacer à une vitesse réduite lorsqu'ils sont à proximité des humains et la répétabilité de nombreux cobots a tendance à être inférieure à celle des robots industriels standard, ce qui limite également leur utilisation possible. Les systèmes comportant des cobots sont souvent conçus par des utilisateurs de robots inexpérimentés. De nombreuses installations de cobot infructueuses ne sont pas dues aux limitations du cobot mais plutôt à l'inexpérience de l'architecte système.

Marc Sadie : Les robots collaboratifs offrent actuellement une sécurité en ce qui concerne la force et la vitesse du bras robotique lui-même, permettant aux humains de travailler en harmonie avec les machines à proximité. Les cobots ont la possibilité de comprendre la sécurité requise pour la tâche effectuée par le bras et les outils qu'il utilise. Les domaines à améliorer incluent les outils de sécurité en bout de bras, tels que les pinces.

Conception de mouvement : Comment l'Internet industriel des objets (IIoT) a-t-il eu un impact sur la façon dont les robots peuvent être « intelligents » et sur la manière dont les robots se connectent les uns aux autres et à leurs opérateurs ?

Summerville : Les robots ont toujours été capables de communiquer entre eux, les opérateurs et les appareils externes, donc cette connectivité n'est pas quelque chose de nouveau. L'IIoT permet à cette communication d'être plus rapide et plus simple à mettre en place; cependant, la plupart des fabricants ne souhaitent pas que leurs données soient communiquées via Internet. Si la définition de l'IIoT concerne davantage les données, les systèmes hôtes au sein de l'usine sont désormais programmés pour utiliser ces données afin de prendre des décisions significatives et d'alerter les opérateurs des problèmes potentiels avant que la production ne soit affectée. Ce besoin a permis aux fabricants de robots de justifier le coût associé au développement d'analyses de données supplémentaires pour des applications telles que la maintenance préventive.

Sadie : L'IIoT a permis aux robots d'étendre une valeur primaire qu'ils apportent dans l'automatisation flexible. Les robots intelligents peuvent s'intégrer aux systèmes d'usine et aux systèmes informatiques d'entreprise, ainsi qu'aux changements de commandes d'automatisation, aux changements de produits, aux changements d'outillage et aux configurations de produits. La vision robotique intégrée a également étendu cette capacité en rendant le robot plus intelligent dans le but de maintenir un emplacement précis des machines, des outils et des pièces, car ceux-ci peuvent se déplacer d'un travail à l'autre.

Melzer : Les robots connectés sont peut-être le développement le plus pertinent pour surmonter les limites posées par les spécifications de la norme ISO/TS 15066. Les appareils portables connectés, par exemple, peuvent aider à échanger des informations entre les cobots et les opérateurs ; les appareils portables peuvent détecter l'intention du prochain mouvement de l'opérateur de manière plus pratique et peut-être aussi précise ou plus précise que n'importe quel scanner laser externe ou système de caméra.

Lawton : L'IIoT apporte des niveaux de granularité sans précédent aux déploiements d'automatisation, permettant aux utilisateurs d'avoir un aperçu détaillé des performances de leurs robots. Par exemple, les appareils de surveillance à distance vous permettent de surveiller et de programmer vos cobots à distance, ce qui est particulièrement précieux compte tenu de l'émergence de COVID-19 et de l'éruption des directives sur le travail à domicile, des réglementations sur la distanciation sociale et des problèmes d'absentéisme qui ont suivi.

Conception de mouvement : Le coût a-t-il atteint un point où la robotique peut être utilisée par davantage de fabricants de petite et moyenne taille ?

Melzer : La robotique traditionnelle a été soutenue principalement par l'industrie automobile, de sorte que les performances de ces appareils ont été adaptées aux besoins des fabricants de transport. En envisageant une robotique plus petite et plus légère, les concepteurs ont réalisé que les cobots pouvaient être utilisés pour des millions de tâches d'assemblage actuellement effectuées par des humains. Les ventes de cobots pour l'assemblage ont fait baisser les coûts de ces robots à un niveau tel que les fabricants de petite et moyenne taille ont commencé à les appliquer. Outre la réduction des coûts, la facilité d'utilisation favorise l'adoption des cobots pour les petites et moyennes entreprises.

Sadie : Le coût a absolument atteint un point où les petites et moyennes entreprises peuvent et doivent investir. Dans le passé, la cellule d'automatisation robotique à grande vitesse typique pouvait facilement coûter jusqu'à six chiffres et plus. Actuellement, les cellules d'automatisation robotique collaborative coûtent généralement beaucoup moins cher, offrant un excellent retour sur investissement pour l'utilisateur. Les robots mobiles collaboratifs peuvent être déplacés vers différentes applications et tâches selon les besoins de l'usine, ce qui ajoute à leur valeur dans la fabrication flexible.

Summerville : Oui, le coût d'achat d'un robot a diminué à mesure que les capacités des robots et le volume de l'unité ont augmenté. Cela a eu un impact positif sur les calculs du retour sur investissement. Les robots sont également plus durables qu'à n'importe quel moment dans le passé, ce qui a un impact positif sur le retour sur investissement. Les cobots ont généralement des environnements de programmation basés sur des icônes qui sont très faciles à comprendre pour les nouveaux utilisateurs, ce qui réduit les temps de construction et accélère la reprogrammation si le cobot est déplacé dans une autre zone du processus de fabrication. En outre, les cobots nécessitent moins d'équipements de sécurité, ce qui réduit le coût et la complexité de la cellule de travail (tels que les clôtures, les barrières immatérielles et les dispositifs similaires).

Lawton : En plus d'offrir un faible coût d'entrée, les robots collaboratifs sont faciles à programmer, même par des personnes ayant peu ou pas d'expérience préalable en robotique. Cela réduit encore les coûts d'adoption du cobot, car il élimine le besoin de faire appel à des experts en robotique chaque fois que vous devez reprogrammer votre cobot.

Iversen : Il n'a jamais été aussi facile pour les fabricants de petite et moyenne taille d'adopter l'automatisation rapidement et à moindre coût. Un rapport récent de la Fédération internationale de robotique a révélé que les installations de cobots avaient augmenté de 11 % en 2019. Nous pensons que le faible coût d'entrée et la facilité d'utilisation sont deux facteurs à l'origine de cette croissance fulgurante.

Conception de mouvement : Il y a eu un certain nombre d'avancées dans les effecteurs finaux, offrant aux robots une plus grande dextérité et flexibilité; cependant, de nombreux outils de préhension et de préhension n'ont toujours pas de connectivité universelle. Que faut-il faire pour s'assurer que n'importe quel effecteur peut se connecter à n'importe quel robot ?

Iversen : S'assurer que "n'importe quel effecteur final peut se connecter à n'importe quel robot" est une grande question, surtout si l'on considère que de nouveaux robots et effecteurs finaux arrivent sur le marché chaque année, dont certains seront inévitablement enfermés dans des logiciels, du matériel et des communications propriétaires. interfaces.

Sadie : Tout comme dans d'autres produits d'automatisation, la technologie de l'effecteur final devra progresser afin de prendre en charge les réseaux d'automatisation et de fournir un fichier à télécharger dans le contrôleur du robot pour les commandes d'interface universelle. Aujourd'hui, de nombreux produits effecteurs finaux ont des pilotes clients et une intégration logicielle dans des robots spécifiques. Celles-ci présentent des avantages particuliers que nous ne voulons pas perdre dans la poursuite de la connectivité universelle.

Melzer : Le succès futur des cobots dépend principalement de la flexibilité des outils de bout de bras (EOAT) ; cela doit être une priorité des comités de normalisation nationaux et internationaux. Il n'y a aucun doute :se diriger vers une interface EOAT standardisée est une perspective séduisante. Mais une interface universelle doit accueillir plus que quelques fonctions de préhension. C'est cette complexité qui fait de la normalisation un objectif ambitieux et difficile à atteindre.

Summerville : Le manque d'interfaces mécaniques et de contrôle communes a toujours freiné la mise en œuvre de robots et augmenté le coût des solutions globales. Je ne vois pas les fabricants de robots s'accorder sur un ensemble commun d'interfaces de sitôt ; cependant, les fabricants de robots sont évidemment intéressés à ce que le plus grand nombre d'entreprises d'interfaces mécaniques adaptent les produits à leurs robots. Ce sera probablement la voie à suivre dans un avenir prévisible en matière de compatibilité.

Lawton : En raison de l'énorme variété de robots, d'effecteurs finaux et des différentes interfaces matérielles et logicielles utilisées par différentes marques, il est peu probable que nous ayons jamais une situation où "n'importe quel effecteur final peut se connecter à n'importe quel robot", du moins à court terme. .

Conception de mouvement : Avec le COVID-19, les robots mobiles autonomes (AMR) sont devenus utiles en milieu hospitalier et pour la livraison de nourriture, offrant un moyen de transporter des articles d'une manière socialement distanciée. Quelles autres applications voyez-vous pour les robots mobiles dans un futur proche ?

Sadie : C'est excitant de voir les solutions créatives qu'exige un environnement post-COVID. Les possibilités sont infinies pour les applications futures et la combinaison de la technologie mobile autonome avec des robots collaboratifs augmente encore le potentiel sur de nombreux marchés, notamment la fabrication, la sécurité, l'hôtellerie, la logistique et les applications commerciales.

Summerville : À mesure que les capacités des AMR ont augmenté, les systèmes qui intègrent des robots et des AMR deviennent lentement plus rentables et plus faciles à mettre en œuvre. L'utilisation de robots fixes a également augmenté en raison de la pandémie, en particulier pour les travailleurs à distance sociale, les assembleurs, les emballeurs et les inspecteurs dans les installations de fabrication, en particulier dans l'industrie alimentaire ainsi que dans l'électronique, les dispositifs médicaux et la fabrication générale.

Melzer : La robotique de service est définitivement un domaine où les expériences de la pandémie ont stimulé la prise de conscience que de nouvelles capacités de cobot sont nécessaires et seront bien accueillies par un certain nombre d'applications. Les soins personnels, l'intralogistique et l'entreposage sont remarquables pour leurs besoins en AMR.

Lawton : Le COVID-19 a suscité un regain d'intérêt pour l'automatisation en général, mais cela est particulièrement vrai pour les robots collaboratifs et les plateformes de robots mobiles. Lorsque ces plateformes sont combinées pour créer un cobot mobile, les applications potentielles des deux technologies augmentent de manière exponentielle. Nous avons vu des cobots mobiles déployés pour des applications de désinfection dans les hôpitaux et même pour des applications de test COVID-19.

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