Robotique Industrielle : Systèmes Traditionnels, Collaboratifs et Adaptatifs Expliqués

Qu'est-ce que la robotique industrielle ?

Ce sont tous les mécanismes complexes qui permettent d'automatiser des tâches dans un environnement industriel. Cela inclut les bras robotiques, palettiseurs, systèmes 3 axes, automates, etc. Ils ont la caractéristique qu'ils doivent être contrôlés par des signaux externes et leurs mouvements programmés avant de pouvoir effectuer les tâches assignées. Ces signaux peuvent aller d'un signal de démarrage de tâche donné par un automate aux coordonnées de mouvement transmises par un système de vision par ordinateur pour effectuer la tâche suivante.

Types de robotique industrielle et leurs différences

Les deux types de robotique industrielle sont les robots traditionnels et les robots collaboratifs. Ces dernières années, un nouveau type de robot industriel a été défini et différencié. Ce sont les robots adaptatifs ou intelligents.

• La caractéristique principale des robots traditionnels est leur besoin d'avoir des barrières physiques pour leur utilisation en toute sécurité.

• Dans le cas des robots collaboratifs, la caractéristique la plus représentative est leur conception préparée pour pouvoir travailler en collaboration avec l'opérateur humain, sans besoin de barrières physiques. Une conséquence négative de maintenir ce mode de fonctionnement est la vitesse et la charge nominale inférieures de la robotique collaborative par rapport à la robotique traditionnelle.

• La robotique adaptative ou intelligente est une évolution des deux types. Elle peut avoir les forces et faiblesses des deux types. Tant un robot traditionnel qu'un robot collaboratif peuvent se transformer en robot adaptatif ou intelligent. La caractéristique principale est sa capacité à réagir à l'environnement et à adapter ses mouvements à la tâche spécifique qu'il effectue. Cela est possible grâce à une couche de capteurs qui fournit au robot des « sens » et des systèmes de deep learning ou machine learning qui gèrent l'information reçue et contrôlent les mouvements du robot adaptatif ou intelligent.

Deep Learning et réseaux de neurones en robotique

L'apport de données par un système de capteurs à un robot ne fournit pas par lui-même l'intelligence ou l'adaptabilité à l'environnement et à la tâche qu'il effectue. Ces données doivent être traitées pour définir les actions appropriées à réaliser par le robot adaptatif ou intelligent. Selon sa complexité, ce traitement de données peut se faire avec un logiciel traditionnel ou des systèmes de deep learning et réseaux de neurones. Le deep learning est utilisé dans les systèmes où la prise de décision basée sur les données des capteurs est très complexe.

Conception de pinces et outils pour la robotique

Une partie très importante des systèmes de robotique industrielle est la façon d'interagir avec le produit ou le processus. La conception de pinces et d'outils est aussi importante que la programmation et la communication du robot. Ces systèmes doivent garantir que le robot industriel n'endommage pas le produit et qu'ils effectuent leur tâche correctement dans un processus industriel. Parfois, cette conception peut être très complexe, soit à cause de la forme du produit à manipuler, soit à cause de la complexité du processus.

Applications, avantages et bénéfices de la robotique adaptative ou intelligente

Les applications de la robotique industrielle sont bien connues et couvrent des sujets comme :

• Assemblage
• Chargement et déchargement de machines. Pick and place
• Emballage et palettisation
• Transport de pièces, retrait de pièces
• Coupes, meulage et polissage
• Processus de peinture
• Application d'adhésifs et mastics
• Soudage
• Mesure et contrôle qualité

Cependant, les processus plus complexes en raison de leur variabilité ne sont pas automatisés. La création de programmes quasi quotidiens pour de nouvelles variantes ou l'impossibilité de garantir des niveaux rend l'industrialisation par la robotique traditionnelle ou collaborative impossible ou non rentable. Pour ces cas, la robotique adaptative ou intelligente offre une solution. Son principal avantage est l'adaptation à l'environnement de travail. Au lieu de travailler avec des coordonnées de tâche ou de mouvement prédéfinies, on travaille avec des points flottants. Ces points sont définis dans chaque cas par les capteurs qu'on connecte à l'installation. Les capteurs fournissent l'information que l'unité de contrôle utilise pour définir les points flottants. Cette adaptation à l'environnement est plus ou moins grande selon la capacité de traitement de l'unité de contrôle et la résolution et qualité des données fournies par les capteurs.

Dans ce projet réalisé par ATRIA, vous pouvez découvrir un système de robotique adaptative dans lequel, grâce à une caméra de vision, le système est capable de traiter et sélectionner le point où la batterie doit être connectée, sans aucune dimension fixe. Un autre avantage de la robotique adaptative est qu'elle peut être appliquée à des installations collaboratives ou traditionnelles préexistantes avec un niveau d'investissement inférieur. C'est parce que le matériel peut être pleinement exploité dans la nouvelle installation. Enfin, un autre avantage de la robotique adaptative ou intelligente est sa flexibilité. Si l'environnement ou les processus changent, le système est capable de s'adapter sans investissement économique. Des modifications au niveau logiciel ou des mises à jour de capteurs peuvent suffire pour que l'installation de robotique adaptative ou intelligente fonctionne correctement.

Dans cet autre projet et aussi grâce à un système de robotique adaptative, le robot est capable de décider comment prendre la pièce, puisqu'elles sont reçues en vrac, et comment elles doivent être placées dans la boîte.

Étapes pour réaliser un projet de robotique

Les étapes les plus courantes à suivre dans tout processus d'automatisation impliquant un robot industriel sont :

1. Définition des exigences : À cette étape, les tâches à réaliser par le robot industriel sont définies ainsi que les caractéristiques qu'il doit remplir. Une bonne définition des exigences peut économiser beaucoup de travail et d'argent de développement dans les étapes suivantes.
2. Sélection du matériel et logiciel : Elle doit se baser sur les données obtenues à l'étape précédente et sur l'expérience de l'équipe de travail. À cette étape, on définit quel type de système robotique est le plus approprié : robot traditionnel, robot collaboratif ou robot adaptatif/intelligent.
3. Conception de l'installation en utilisant toutes les données définies et validées par le client des deux étapes précédentes. Dans la conception, il faut définir les différentes phases et parties du processus, ainsi que les flux de travail et relations entre les différents éléments.
4. Validation des points les plus critiques détectés pendant la phase de conception. Pour cela, on peut réaliser des prototypes et constructions partielles de l'installation. Cette étape est très importante dans les cas de robotique adaptative ou intelligente. Aussi dans les installations où la variabilité des pièces ou processus est très élevée.
5. Industrialisation de l'installation conçue et validée. À cette étape, il est très important de définir les tests qui seront utilisés pour valider l'installation.

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