Robots collaboratifs : décider si les cobots conviennent à votre entreprise

Les robots collaboratifs sont conçus pour travailler aux côtés des humains, augmentant l'automatisation et la productivité. Découvrez comment et pourquoi les cobots pourraient impacter votre entreprise.

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

• Qu'est-ce qu'un robot collaboratif ?
• Quels secteurs utilisent les robots collaboratifs ?
• Applications pour les robots collaboratifs
• Quand automatiser (et ne pas automatiser) avec des robots collaboratifs
• Considérations de coût

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Qu'est-ce qu'un robot collaboratif ?

Le robot collaboratif a été développé et lancé vers le 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 conçus pour être isolés des humains, ce qui est réalisé à l'aide de barrières physiques et d'autres dispositifs de sécurité. Les robots collaboratifs incluent des fonctionnalités uniques pour les rendre appropriés au travail autour des personnes. Ces fonctionnalités peuvent inclure :

• Limitations de vitesse
• Limitations de capacité de charge
• Détection de force

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

Les robots collaboratifs présentent des différences marquées avec le robot industriel à six axes. Ils sont conçus pour travailler autour des gens, contrairement au type industriel. De plus, les robots collaboratifs sont plus faciles à utiliser pour les non-experts. Cela inclut la reprogrammation et l'ajustement des paramètres du robot. L'environnement de développement est généralement graphique et intuitif, contrairement à l'environnement de développement plus complexe des robots industriels.

Les cobots sont également plus légers que leurs cousins industriels. Cela leur permet d'être associés à des robots mobiles pour opérer dans des environnements dynamiques. Un cobot pourrait effectuer une tâche de chargement de machine pendant un certain temps. Ensuite, quand il est nécessaire ailleurs, le robot mobile transportera le cobot vers une autre zone. À ce moment, 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 limitations de conception strictes définies par l'Organisation internationale de normalisation (ISO). Vous pouvez donc être sûr que d'une marque à l'autre, il existe un niveau de base de « collaboration » et de spécifications de sécurité respectées.

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

1. Limitation de puissance et de force

Cette méthode instaure des limitations de force via un système de rétroaction de force. Cela signifie que si le robot entre en contact avec une personne ou un objet, il arrête 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 à pas plus de 250 mm par seconde. Il convient de noter que cela ne signifie pas qu'il n'y a aucun danger lors de l'utilisation d'un robot collaboratif. Chaque application 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 son application complète et lors du redéploiement vers un nouveau poste ou une nouvelle tâche. En bref, cela consiste à évaluer les risques et à les traiter.

La limitation de puissance et de force est la méthode de fonctionnement des cobots la plus courante. Elle permet l'enveloppe de travail la plus proche entre opérateurs humains et robotiques. Ce mode prend en charge des limitations de productivité minimales ou des interruptions. Cette méthode ne nécessite pas non plus d'équipement externe pour être fonctionnelle, car le système de rétroaction 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 des équipements de détection pour surveiller la zone environnante, afin de contrôler le mouvement du robot. Cette zone est parfois appelée enveloppe de travail étendue. Généralement, cet équipement surveille la zone pour détecter les humains ou les équipements. Lorsqu'un opérateur ou un chariot élévateur s'approche de la cellule de travail, le robot réagit en conséquence. Il ralentit, restreint 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 arrête tout mouvement. Une fois l'obstruction retirée de la zone définie, le robot recommence à bouger. 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 téléopération d'un robot par un opérateur à l'aide d'un module de contrôle. On le voit souvent dans les applications de levage pour matériaux lourds et dangereux. Cela nécessitait traditionnellement qu'un opérateur prenne le contrôle du mouvement.

Cette technologie est maintenant utilisée dans la capacité d'« enseignement manuel ». Cette fonctionnalité accompagne de nombreux robots collaboratifs modernes. Un opérateur peut guider le robot manuellement à l'aide de commandes sur le robot pour lui 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 de 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 entre dans la zone de travail du robot, celui-ci s'arrête complètement. Des systèmes comme des rideaux laser, des arrêts d'urgence, des verrous spéciaux sur les portes de la cellule sont utilisés pour détecter si un humain entre dans la zone. Les équipes de maintenance utilisent également ce mode de collaboration pour travailler sur les robots.

De nombreux robots collaboratifs déploient plus d'une de ces méthodes. Cela les rend capables d'être flexibles et d'opérer dans des environnements dynamiques. Il convient de 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.

Quels secteurs utilisent les robots collaboratifs ?

Les robots collaboratifs ont une large gamme d'applications dans de nombreux secteurs différents. Grâce à leur conception polyvalente. Les secteurs qui exploitent couramment la technologie cobot incluent :

• Emballage
• Pharmaceutique
• Agroalimentaire
• Électronique
• Logistique
• Métallurgie
• Plasturgie
• Automobile
• Aérospatiale

On trouve des cobots dans presque tous les secteurs majeurs. Leur conception inclut des caractéristiques permettant une large gamme d'applications. Êtes-vous prêt à commencer à chercher des solutions pour votre application ou secteur ? Vous pouvez visiter HowToRobot pour commencer à recevoir des devis de plusieurs fournisseurs différents. Gagnez du temps et de l'effort en utilisant notre réseau pour travailler pour vous.

Applications pour les robots collaboratifs

Vous avez appris que les robots collaboratifs se retrouvent couramment dans plusieurs secteurs différents. Quels types de tâches sont confiés aux cobots ? De telles applications incluent :

• Tâches pick-and-place
• Assemblage et désassemblage
• Manutention
• Soudage
• Brasage PCB
• Inspection
• Distribution
• Chargement de machine (machine tending)

Vous remarquerez qu'il s'agit d'une large gamme d'applications. C'est l'un des avantages des robots collaboratifs. Ce sont des technologies polyvalentes. Elles peuvent être déployées et redéployées pour effectuer de nombreuses tâches différentes dans une même usine.

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. 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 le robot manuellement à travers sa tâche pour l'enseigner. À partir de là, le robot peut exécuter cette tâche de manière répétée. Si la tâche change, elle peut être ré-enseignée et redéployée.

Bien sûr, les cobots ne conviennent pas à toutes les applications. Le facteur principal est que ces mêmes caractéristiques qui leur permettent de travailler autour des gens limitent aussi leur capacité à effectuer certaines tâches. Par exemple, considérez une tâche nécessitant une vitesse élevée et une grande capacité de charge. Cela pourrait être une application d'assemblage automobile à haut volume. Le cobot ne serait pas le choix optimal ici. C'est parce que sa capacité de charge plus faible limitera sa capacité à manœuvrer la charge. Cela provoquera des défauts de fonctionnement du robot pendant l'opération. Les défauts entraîneront des interruptions de flux de travail et arrêteront la ligne. De plus, la vitesse nécessaire pour maximiser le débit pourrait ne pas être atteignable avec un cobot. Leurs vitesses plus faibles pourraient laisser des gains d'efficacité plus importants non réalisés. Dans ce cas, un robot industriel traditionnel à six axes serait le meilleur choix. Alors, quand devriez-vous chercher à automatiser avec un robot collaboratif ?

Quand automatiser (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 convient 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 qualité est essentiel
• La tâche pourrait changer à l'avenir
• La tâche nécessite une collaboration avec des travailleurs humains
• La tâche n'est pas à haute vitesse 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 opérer et les maintenir. Une grande partie de cette expertise réside dans la reprogrammation. Les cobots ont la capacité d'être contrôlés simplement et intuitivement. Leur interface de programmation est beaucoup plus accueillante pour le profane. Cela signifie que des opérateurs et techniciens moins expérimentés peuvent opérer et reprogrammer cet équipement. Bien que les tâches d'entrée de gamme soient faciles et accessibles aux personnes moins expérimentées, ces technologies peuvent être montées en complexité et en efficacité jusqu'à égaler leurs cousins robots industriels. C'est pourquoi votre équipe devrait toujours chercher des experts pour apprendre d'eux. Ils développeront alors leurs compétences en programmation et déploieront des cellules robotiques plus complètes.

Le contrôle qualité est essentiel

Comme de nombreux autres types de robots, les cobots sont répétables et précis. C'est particulièrement vrai par rapport à leurs homologues humains. De ce fait, les applications de haute précision peuvent être de bons candidats pour l'automatisation par cobot. Les erreurs de contrôle qualité mènent à des produits défectueux ou inacceptables. Cela signifie souvent des processus de production moins efficaces. C'est du revenu perdu pour votre entreprise. La robotique en général aide à réduire ces problèmes. Elle y parvient grâce à sa nature précise et programmable. Les cobots sont couramment déployés dans ces applications.

La tâche pourrait changer à l'avenir

Les cobots ont la capacité unique d'être facilement « enseignés » des tâches. Les techniciens inexpérimentés trouvent souvent l'outil d'enseignement manuel utile pour démarrer. Cependant, la vraie valeur de la réaffectation des cobots réside dans l'interface de programmation. Sa programmation graphique la rend facile à saisir pour les novices et non-formés en robotique. Cela signifie que si une tâche change légèrement, le programme du cobot peut être modifié rapidement et facilement. Cela réduit considérablement la fréquence à laquelle vous faites appel à un intégrateur pour la reprogrammation. Cette réduction des coûts conduit à 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 définissante des robots collaboratifs est leur capacité à travailler avec les gens. Certaines tâches peuvent être optimisées en incluant de l'automatisation avec le travail humain. Les robots sont bons pour gérer les tâches simples et monotones. Les gens excellent dans les tâches incluant des caractéristiques comme 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 chacun pourrait faire seul. Cette optimisation maximise votre potentiel de production. Cette efficacité accrue fournit une augmentation des revenus et du retour sur investissement.

La tâche n'est pas à haute vitesse 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 nécessitant une mécanique à haute vitesse sont de mauvais candidats pour les robots collaboratifs. Cela inclut des tâches comme le pick-and-place ou l'assemblage à haut volume. Déployer un cobot dans ces applications pourrait laisser des gains d'efficacité non réalisés sur la table. De plus, les limitations de charge utile entraveront la capacité des cobots à prendre en charge toutes les tâches. Les tâches lourdes comme la manutention de gros matériaux peuvent ne pas être possibles pour un cobot. Les robots industriels traditionnels seraient un meilleur choix pour ces applications.

Les applications cobot se situent généralement dans les capacités 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 de quart ou de jours de maladie. Ils offrent aussi une plus grande constance. C'est parce qu'ils ne souffrent pas de fatigue ou de blessure dues au déplacement de charges à vitesse. Cela fournit un potentiel d'efficacité et de débit accru par rapport aux opérateurs humains seuls.

La réalité des cobots

Les cobots changent l'industrie de la robotique et peuvent encore être mal compris. Leurs limitations de performance et leur prix plus élevé peuvent créer des doutes sur 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 d'accessibilité accrue pour les PME. Ils ont ouvert un nouveau marché pour la robotique, celui sans les ressources pour l'automatisation complexe. Bien que la « vraie » collaboration homme-robot soit rare à ce jour, les cobots ont ouvert le monde à de nouvelles possibilités : des robots plus faciles à apprendre et à utiliser et une future vraie collaboration homme-robot. Cela dit, l'avenir reste à écrire.

Considérations de coût

Le coût de l'équipement est toujours un facteur majeur dans le calcul du ROI. Vous pourriez 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 lourds. 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 inclut :

• Rideaux lumineux
• Scanners de sécurité
• Clôtures
• Écrans
• Boutons d'arrêt d'urgence

De plus, le type industriel non collaboratif est plus difficile à intégrer. Cela est largely dû à leur environnement de programmation plus complexe. Ces robots nécessiteront des techniciens et 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 comparés aux robots collaboratifs. C'est le cas même si le cobot seul est initialement plus cher. Un coût raisonnable pour un cobot moyen dans une application standard se situera autour de 35 000 $ - 60 000 $.

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