Qu'est-ce qu'un cobot ? Un guide des robots collaboratifs

Que sont exactement les cobots et que peuvent-ils faire pour l'usinage CNC et d'autres fabrications ? Notre guide répond à toutes vos questions.

Origine des cobots

Les robots trouvent leurs origines dans les années 1950 lorsque George Devol a breveté le premier "robot industriel" connu, Unimate, qui a introduit l'automatisation dans les usines. Dans les années 1960, General Motors ajoutait des robots à ses installations de soudage, et bientôt d'autres grands fabricants ont emboîté le pas.

Bien que ces robots soient puissants et rapides, ils étaient également massifs, coûteux et dangereux pour les humains. Ils opéraient dans des cages, derrière des clôtures ou dans des pièces entièrement séparées. Il s'agissait également d'automatisations "fixes", ce qui signifie qu'elles étaient conçues et construites pour une seule tâche. Si la tâche n'était plus nécessaire en raison de changements de production ou de processus, le robot devenait obsolète.

À la fin des années 1990, les premiers véritables robots collaboratifs, ou cobots, étaient développés par J. Edward Colgate et Michael Peshkin. Ceux-ci ont été conçus pour être sûrs, travailler en étroite collaboration avec les humains et assumer des tâches répétitives qui faciliteraient le travail des gens.

Aujourd'hui, les cobots gagnent en popularité dans les industries manufacturières et autres pour emballer des marchandises, entretenir des machines, réapprovisionner des produits ou travailler dans des chaînes de montage. En travaillant aux côtés des humains, les cobots offrent une collaboration sûre ainsi qu'une meilleure qualité des produits grâce à la cohérence et à la précision. Dans ce blog, nous examinerons les nombreux avantages des cobots et ce qui les distingue des robots industriels traditionnels.

Quelle est la différence entre les robots et les robots collaboratifs ?

Il existe plusieurs différences entre les robots traditionnels et les robots collaboratifs, ou cobots. Les cobots sont plus petits, plus abordables et plus faciles à utiliser. Cependant, la principale différence est que les robots collaboratifs sont conçus pour partager des espaces de travail avec les humains en toute sécurité et ne nécessitent ni cage ni clôture. Ils sont équipés de dispositifs de sécurité qui les rendent beaucoup moins dangereux que les robots traditionnels.

Les cobots sont également généralement plus faciles à programmer que les robots traditionnels. Cependant, les cobots varient dans leur facilité d'utilisation. La dernière génération de cobots, comme OB7 de Productive Robotics, n'offre aucune programmation. Ils apprennent à effectuer leurs tâches grâce à l'enseignement physique :en le montrant et en le guidant à travers les mouvements, au lieu d'utiliser le codage ou la programmation traditionnelle du robot.

Une autre différence clé est le fait que les cobots offrent flexibilité et agilité. Au lieu d'être conçus, construits et programmés pour une seule tâche ou application, les cobots peuvent effectuer une grande variété de tâches et peuvent être redéployés sur plusieurs postes de travail. Par exemple, un cobot peut assembler des produits en début de journée et emballer ces mêmes produits en fin de journée. De même, un cobot peut s'occuper de plusieurs machines et rouler facilement entre elles.

Les cobots sont conçus pour l'interaction humaine

Découvrez l'impact des cobots sur les employés ! Regarder maintenant .

Les cobots ont des fonctions de sécurité intégrées qui leur permettent de travailler aux côtés des humains en toute sécurité sans avoir besoin de cages ou de clôtures. Cela signifie qu'un cobot peut s'arrêter ou ralentir si une personne le heurte ou entre dans sa zone de travail. Il existe quatre modes de robot collaboratif différents pour l'interaction humaine :

1. Arrêt surveillé de sécurité

2. Guidage manuel

3. Surveillance de la vitesse et de la séparation

4. Limitation de puissance et de force

Les cobots ont d'autres fonctionnalités conçues pour une interaction humaine étroite :

• Taille compacte/faible encombrement (plus la possibilité d'être monté sur des plafonds, des tables ou des chariots).

• Bras de robot légers avec des bords arrondis pour minimiser la force des blessures.

• Capteurs pour arrêter ou ralentir automatiquement le mouvement.

• Des préhenseurs en forme de main et d'autres options habiles pour de nombreuses applications.

Il est important de noter que les caractéristiques de sécurité des cobots ne suffisent pas à elles seules à rendre un cobot sûr. Il est toujours nécessaire d'effectuer une évaluation des risques appropriée pour déterminer la sécurité de l'application et des personnes impliquées.

Impacts sur les employés et les responsabilités professionnelles

En partageant les espaces de travail avec les humains, les cobots travaillent aux côtés des travailleurs pour les soulager du travail répétitif et redondant. Les cobots assument les tâches ennuyeuses, salissantes et dangereuses et permettent aux travailleurs de se concentrer sur d'autres tâches plus qualifiées qui apportent plus de valeur à l'organisation.

Par exemple, un cobot peut s'occuper d'une machine CNC en gérant le processus répétitif de chargement et de déchargement des pièces, tandis que l'opérateur se concentre sur l'inspection de la qualité et la préparation de différents travaux. Cela augmente non seulement le débit en maintenant les machines en fonctionnement constant, mais rend le travail plus intéressant, stimulant et plus épanouissant, et peut même conduire à de nouvelles responsabilités.

• Flexibilité du travail et des tâches avec les cobots

Les bras des cobots sont construits avec plusieurs degrés de mouvement. La plupart des cobots ont six degrés de liberté, mais OB7 de Productive Robotics en a sept , qui offre plus de flexibilité et de dextérité pour contourner les obstacles et pénétrer dans des endroits plus étroits. Les cobots offrent la flexibilité de se déplacer entre les machines et de passer facilement d'une tâche à une autre. Ils peuvent être équipés de nombreuses options de préhension, de sorte qu'ils peuvent travailler avec dextérité avec une variété de matériaux et ne pas causer de dommages. Cette flexibilité combinée à la facilité d'utilisation vous permet d'implémenter facilement des cobots et de leur enseigner une tâche en quelques minutes.

Regardez comment vous pouvez configurer un cobot et lui apprendre l'entretien d'une machine CNC :

• Évolution du travail avec la robotique

La pénurie de main-d'œuvre dans l'industrie manufacturière rend difficile le recrutement de travailleurs qualifiés. Avec de nombreux emplois manufacturiers non pourvus, les cobots répondent au besoin des entreprises d'optimiser leur production en automatisant les tâches banales, ennuyeuses ou indésirables. Les cobots offrent aux fabricants un avantage concurrentiel grâce à leur rentabilité, leur facilité d'utilisation et leur mise en œuvre.

Parce que les cobots ne prennent pas de pauses, ne tombent pas malades ou ne partent pas en vacances, ils fonctionnent sans surveillance pendant des quarts de travail entiers et continuent après que tout le monde soit rentré chez lui pour la nuit. Cela ouvre la possibilité d'une fabrication « sans lumière » pendant les heures creuses et la possibilité d'assumer encore plus de travail. Imaginez simplement que vos opérateurs se concentrent sur des tâches innovantes ou complexes tandis que les cobots s'occupent des tâches les plus redondantes avec un minimum de supervision !

À quoi servent les robots collaboratifs ?

En raison de leur polyvalence, de leur faible encombrement et de leur facilité d'utilisation, les cobots peuvent automatiser des milliers de tâches industrielles différentes allant de l'emballage et de l'assemblage à l'entretien des machines et à l'inspection de la qualité. Les tâches courantes des cobots incluent :

Assemblage	Découpe laser	Vissage
Ensachage	Entretien des machines	Étanchéité
Ébavurage	Manutention de matériel	Tri
Distribution	Emballage	Pulvérisation
Finition	Peinture	Soudure
Collage	Palettisation	Assistant de travail
Contrôle	Choisissez et placez	​
Tests en laboratoire	Contrôle qualité	​

L'identification des applications de cobot est différente pour chaque entreprise. Étant donné que les robots n'exécutent pas les tâches de la même manière que les humains, il est utile de décomposer les processus existants en étapes courtes et reproductibles qu'un robot peut gérer. Une bonne règle empirique consiste à commencer par une tâche simple, puis à passer à des applications plus complexes. Vous pouvez identifier les processus adaptés aux cobots en vous concentrant sur ceux qui :

• Avoir des mouvements répétitifs

• Nécessite très peu ou pas de compétences

• Sont sujets aux erreurs ou à la distraction due à la fatigue

• Contribuer au temps d'inactivité de la machine

• Exiger une grande précision

Types de robots

Il existe aujourd'hui de nombreux robots collaboratifs différents sur le marché, chacun offrant des avantages similaires et ses propres spécialités. La détermination du bon cobot pour votre application dépend de plusieurs facteurs propres à votre entreprise et à l'application spécifique. En règle générale, les cobots peuvent être différenciés par les éléments suivants :

• Charge utile . Combien de poids ils peuvent soulever et déplacer, y compris l'outillage.

• Atteindre la capacité . Jusqu'où le bras peut s'étendre et maintenir la stabilité.

• Axe de mouvement . Le nombre de lignes/plans autour desquels tourne une articulation.

• Enseignabilité . Comment ils sont configurés pour faire le travail (c'est-à-dire qu'ils peuvent être enseignés ou qu'ils ont besoin de compétences en programmation)

• Outillage fin de bras . Comme les pinces multi-doigts, les pieds à coulisse et les ventouses.

• Fonctions de sécurité embarquées . Tels que les capteurs, les caméras et les paramètres de vitesse variable.

Applications cobot courantes

Les fonctionnalités ci-dessus se traduisent par de nombreuses applications industrielles spécifiques, telles que :

• Usinage CNC

Les cobots sont largement utilisés dans l'entretien des machines CNC. Un cobot charge et décharge une machine comme un opérateur humain, mais il ne prend pas de pause. Un cobot de Productive Robotics prend quelques heures à mettre en place et se connecte facilement à tout type de machine. Les cobots permettent aux machines CNC de fonctionner 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, éliminant le temps d'inactivité de la broche et augmentant le débit.

• Fabrication

Les opportunités d'amélioration des opérations de fabrication et de la productivité grâce à l'intégration de cobots sont presque infinies. Un cobot gère de nombreuses tâches qui améliorent la qualité et l'efficacité, telles que :

• Placer des pièces dans un four de traitement thermique ou une machine de formage de tôle

• Percer des trous, tarauder de la tôle ou enfoncer des vis

• Tâches de finition comme le meulage, le polissage ou l'ébavurage

• Découpe laser ou plasma

• Soudure

• Contrôle qualité post-usinage CNC (à l'aide d'une caméra ou d'un capteur 3D)

• Logistique

Des fabricants expédiant des pièces finies aux organisations exclusivement impliquées dans l'entreposage et la logistique, les cobots peuvent être utilisés pour des tâches telles que l'emballage (par exemple, le remplissage de caisses ou la palettisation), le levage, l'empilage, les opérations de prélèvement et de placement et le tri.

Industries qui bénéficient des cobots

Les entreprises, grandes et petites, et dans tous les secteurs, bénéficient des cobots. L'usinage/fabrication et d'autres processus qui nécessitent des étapes cohérentes et reproductibles sont des candidats parfaits pour l'automatisation par cobot. Parce que les cobots fonctionnent de manière cohérente, sans interruption, ils effectuent les mêmes tâches à chaque fois. Cela conduit à une réduction des erreurs humaines, à une amélioration des exigences de qualité/sécurité et à une plus grande satisfaction des employés. Les équipementiers et les fournisseurs peuvent également réduire les taux de rebut ou de reprise.

• Usinage CNC et fabrication de précision

Dans les applications d'usinage CNC, les cobots gèrent le processus de chargement et de déchargement, notamment :

• Ouverture et fermeture de la porte de la machine

• En appuyant sur le bouton de démarrage

• Chargement et déchargement d'ébauches ou de pièces

• Stockage du matériel pour le traitement et l'inspection

• Enregistrement des données pertinentes

De plus, dans les opérations de machines CNC, se concentrer sur l'augmentation du débit est la clé. Alors qu'un opérateur qui s'occupe d'une machine est rarement présent pour changer la pièce à la fin du cycle, un cobot maintient les machines en fonctionnement constant et élimine le temps d'inactivité de la machine. Les cobots fonctionnent également bien pour les cycles d'usinage courts en travaillant continuellement sur des tâches, en soulageant un opérateur de cette tâche et en lui permettant de se concentrer sur d'autres tâches.

Le nombre d'axes de mouvement peut également déterminer la flexibilité dont dispose un cobot pour atteindre des objets ronds, les ramasser et les faire pivoter, saisir et tourner des boutons, des boutons-poussoirs, etc. Le cobot OB7 de Productive Robotics a sept articulations, ce qui est un avantage pour l'entretien des machines CNC. Grâce au 7ème axe, le cobot peut être placé sur le côté de la porte de la machine et atteindre l'intérieur de la machine pour charger la pièce sans bloquer l'accès pour l'opérateur de la machine.

• Fabrication de métaux

Les cobots peuvent être équipés de pinces ou de ventouses à vide pour saisir, déplacer et charger des flans ou des tôles pour de nombreuses opérations de fabrication, notamment l'emboutissage, la découpe au laser, le poinçonnage, le cisaillage, le pliage, le pliage et le moulage. Ils peuvent également intervenir sur des opérations secondaires de finition ou de traitement thermique.

• Aéronautique et automobile

Les équipementiers et les fournisseurs exigent une qualité de pièce constante qui répond aux spécifications. Dans ces environnements de fabrication, les cobots peuvent usiner des composants, percer et visser des panneaux, et introduire des matières premières pour estamper des composants petits et miniatures, le tout sans se fatiguer, se forcer ou prendre une pause.

Avantages de travailler avec des cobots

La mise en œuvre de cobots dans votre installation présente plusieurs avantages en termes d'augmentation de l'efficacité et de la productivité. Leurs avantages sont nombreux, et voici quelques-uns des plus importants.

Programmation et configuration faciles

Many adopters of cobots are first time users and do not have any prior robot programming experience. Thus, what makes a cobot simple and easy to work with is how easy it is to program it. Cobots, like OB7, require no programming at all. Rather than inputting lines of code, anyone can teach OB7 by simply by moving the arm through the motions. By “showing” it where to move, those motions are stored and followed exactly each and every cycle.

Cobots are Collaborative and Safe

Introducing cobots into your facility provides an enhanced safe working environment between human and robot collaboration. Cobots work alongside your existing employees to assist with tasks. By working collaboratively with humans, cobots increase productivity, efficiency, and quality, while enriching the work environment.

ROI and Fast Payback Periods

Return on investment (ROI) is fast for cobots because they are easy to set up, require minimal integration, and are more cost-effective than traditional cobots. Some cobots, like Productive Robotics’ OB7, have an ROI in as little as a week with financing. There are many other factors that play a role in determining ROI. Every business is different, so it’s important to assess the factors involved in your business when calculating your ROI.

Positive Impact on Employees

Introducing a new piece of equipment, like a cobot, can be intimidating for workers. Yet, the initial reaction quickly dissipates as the cobot frees them up to handle more rewarding parts of their job. In many cases, employees finally have time to get caught up and work on higher-level responsibilities and training. In other cases, they even come up with new and creative ways that a cobot can help with their job.

Improving Automation with Cobots

For decades, automation has benefited large companies. Today, businesses large and small can implement collaborative robots without the high price tag, complex integration and difficult programming. Through their ease-of-use, affordability, and flexibility, cobots offer limitless options for businesses to compete in a changing manufacturing landscape.

Whether it is a fully automated factory floor or introducing cobots into manual workstations, cobots provide many benefits to businesses across all industries. They increase productivity, improve quality, and optimize efficiency.

Productive Robotics focuses on usability and providing solutions to non-experienced individuals who have no robotics experience or programming skills. OB7 cobots are designed to seamlessly integrate into production lines, teach easily, and redeploy quickly.

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Our robot specialists at Productive Robotics are here to answer your questions. Please get in touch to learn about our next generation of cobots and how they can help you achieve your production goals.