Naviguer l'avenir de la robotique dans la fabrication : tendances et opportunités

La robotique manufacturière suit dans une certaine mesure un chemin d'avancées similaire à celui de l'usinage et des systèmes d'automatisation fixes. Bien que le ROI soit le plus facilement mesuré en efficacité et économies de coûts, les fabricants recherchent la technologie robotique pour les aider à résoudre un point de douleur dans leur opération ou à créer de nouvelles opportunités. Cela pourrait être pour lier les processus plus efficacement ou éliminer le besoin d'externaliser une fonction spécifique ou deux.

Le chemin de croissance pour les petits et moyens fabricants (PMM) avec la robotique est donc de plus en plus axé sur les applications et les capacités ajoutées, pas seulement l'efficacité et l'amélioration continue. La clé pour augmenter l'adoption de la robotique dans les PMM est de rendre les robots plus faciles à utiliser et à réutiliser.

En essence, l'adoption dépend des robots ayant une dextérité et un auto-contrôle plus humains.

Les laboratoires NIST ont des designs pour rendre les robots plus faciles à utiliser

Les scientifiques et ingénieurs des laboratoires NIST travaillent à combler un écart significatif entre la technologie de pointe et ce qui est actuellement déployé sur de nombreux planchers d'usine manufacturiers. Cela est largement dû au manque de science de la mesure pour vérifier et valider la recherche novatrice émergente et ainsi réduire le risque d'adoption.

L'une des priorités de la division des systèmes intelligents du NIST est l'avancement de la préhension, de la manipulation et de la performance de sécurité qui permettra aux PMM de déployer efficacement des solutions robotiques. Ce travail inclut des métriques de performance, des méthodes de test et des outils de mesure associés qui peuvent devenir des standards de l'industrie.

La recherche fait progresser la robotique dans la fabrication en fournissant :

• Une meilleure répétabilité pour que les robots puissent effectuer de manière fiable des mouvements et actions dans un espace de système de coordonnées X,Y,Z
• Des interfaces homme-machine (IHM) plus faciles à utiliser pour les opérateurs pour programmer des tâches et interagir avec la robotique
• De nouveaux designs pour les pinces qui permettent des mouvements plus précis et humains
• Une meilleure sécurité et conscience situationnelle

Parmi les avancées atteignant maintenant le plancher d'usine se trouve un logiciel dans les appareils IHM portables qui traduit les références de coordonnées humaines (droite/gauche, vers/loin) en coordonnées cartésiennes conventionnelles X, Y, Z. Cela permet aux opérateurs de programmer plus facilement les robots collaboratifs.

Les améliorations dans la programmation avec les IHM ont permis à certains robots d'être programmés par des soudeurs qui modèlent les mouvements et actions pour le processus en question.

Ayant conquis la palettisation, la robotique se tourne vers l'assemblage

L'adoption précoce de la robotique dans la fabrication s'est concentrée sur des tâches répétitives qui ne nécessitent pas de compétences spéciales ou n'apportent pas de valeur ajoutée. Les applications robotiques les plus populaires par utilisation :

Tâche	Taux d'adoption
Palettisation	35 %
Chargement/déchargement	18 %
Manutention de matériaux	11 %
Emballage en caisses	11 %

L'assemblage ne représente que 2 % de l'utilisation robotique, bien que les chercheurs du NIST et les experts de l'industrie croient qu'il recèle beaucoup de promesses pour une adoption généralisée parmi les PMM à mesure que la technologie de manipulation s'améliore.

Domaines probables pour l'expansion du travail d'assemblage :

• Connecteurs électriques
• Filetage et insertion de fixations
• Routage de fils

L'un des défis pour l'assemblage robotique est la multitude de variables qui doivent être prises en compte lors de l'exécution d'opérations complexes. Par exemple, la force optimale pour une pince pour ramasser et déplacer une pièce pourrait ne pas être la même que la force nécessaire pour une opération de filetage plus tard dans la production.

À mesure que la détection tactile s'améliore, les robots pourront saisir tout en utilisant la force appropriée, réduisant potentiellement les étapes nécessaires pour ce processus de production.

Les designs de préhension montrent des améliorations en dextérité, polyvalence

Les laboratoires NIST travaillent sur une douzaine de méthodes de test pour la préhension et la manipulation en utilisant la plateforme de standards de l'Institute of Electrical and Electronics Engineers.

Les quatre types les plus courants de pinces robotiques :

• Vide — un outillage de bout de bras standard utilisé pour les surfaces planes et lisses, souvent utilisé dans la palettisation et l'emballage
• Pneumatique — également connu sous le nom de « pinces bang-bang » pour le bruit fait dans les opérations industrielles, ce type polyvalent est souvent utilisé pour les petits objets dans les opérations de prélèvement et placement
• Hydraulique — le plus fort — et le plus salissant — des pinces industrielles
• Servo-électrique — hautement flexible et rentable, ceux-ci permettent différentes tolérances de matériaux lors de la manipulation de pièces

Des designs innovants utilisant des capteurs de force et de couple à six axes fleurissent pour les technologies de préhension, y compris des mécanismes qui imitent les mains humaines.

Ces avancées émergent de plus en plus sur les planchers d'usine :

• Effecteurs de bout personnalisables qui peuvent être facilement retirés et remplacés
• Dextérité améliorée avec des pinces adaptatives à trois doigts, capables de manipuler des articles fragiles et de minimiser les changements d'outils
• Robotique utilisant l'apprentissage automatique à partir de capteurs intelligents sur les pinces pour s'enseigner comment aborder les objets
• Pinces combinant plusieurs technologies. Cela pourrait être une pince à vide avec doigts ou deux bras séparés et configurations de pinces au même poste de travail pour permettre de multiples tâches, augmentant à la fois la vitesse et la fiabilité

Clés du succès pour commencer votre parcours robotique

Contrairement aux systèmes d'automatisation fixes, il y a un compromis entre la fonctionnalité robotique et la facilité d'utilisation. L'un des attraits de la robotique est qu'un robot peut être construit et programmé pour faire presque n'importe quoi. Cependant, plus vous intégrez de fonctionnalités dans un robot, plus les considérations environnementales doivent être prises en compte dans les exigences conditionnelles, ce qui le rend plus difficile à programmer et à intégrer dans les opérations pour des tâches supplémentaires.

La planification de petits lots peut être difficile avec la robotique si les fabricants n'ont pas le bon système de soutien en place. Il y aura plus d'adoption quand les PMM pourront voir comment la robotique permettra d'économiser les coûts de retooling quand ils seront prêts à embaucher du personnel avec la robotique à l'esprit. Ce n'est pas hors de question qu'un fabricant avec 10 employés ou moins aura bientôt un expert en robotique pour assurer l'efficacité globale de l'équipement.

Catalyst Connection, partie du MEP National Network^TM, a mis ensemble un guide facile à comprendre sur la robotique. Il a identifié ces clés du succès pour explorer l'utilisation de la robotique dans la fabrication :

• Identifier les ressources, y compris un champion interne, pour obtenir le niveau de soutien dont vous avez besoin
• Identifier vos besoins ou points de douleur
  • Prioriser les outils de soutien
  • ID exemples manufacturiers ; commencer petit et garder ça simple
• Construire un cas d'affaires ; tenir compte de 2x-4x les coûts matériels pour l'outillage, les accessoires et la complexité d'intégration

Les experts de votre centre MEP local sont prêts à vous aider à explorer — et potentiellement adopter — la robotique. Connectez-vous avec eux pour voir comment la robotique peut vous aider à développer votre entreprise en ajoutant de nouvelles fonctionnalités.

Informations sur la recherche des laboratoires NIST fournies par Elena Messina, Jeremy Marvel et Joseph Falco.