Avoir une idée de l'avenir de la robotique dans la fabrication

La robotique de fabrication suit dans une certaine mesure une voie de progrès similaire à celle des systèmes d'usinage et d'automatisation fixes. Bien que le retour sur investissement se mesure le plus facilement en termes d'efficacité et d'économies de coûts, les fabricants recherchent une technologie robotique pour les aider à résoudre un problème de fonctionnement ou pour créer de nouvelles opportunités. Il peut s'agir de lier les processus plus efficacement ou d'éliminer le besoin d'externaliser une ou deux fonctions spécifiques.

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

Essentiellement, l'adoption dépend de robots ayant une dextérité et une maîtrise de soi plus humaines.

NIST Labs a des conceptions pour rendre les robots plus faciles à utiliser

Les scientifiques et les ingénieurs des NIST Labs s'efforcent de combler un écart important entre la technologie de pointe et ce qui est actuellement déployé dans de nombreux ateliers de fabrication. Cela est largement dû au manque de science des mesures pour vérifier et valider les nouvelles recherches émergentes et ainsi réduire le risque d'adoption.

L'une des priorités de la division des systèmes intelligents du NIST est l'amélioration des performances de saisie, de manipulation et de sécurité qui permettront aux SMM de déployer efficacement des solutions robotiques. Ce travail comprend des mesures de performance, des méthodes de test et des outils de mesure associés qui peuvent devenir des normes de l'industrie.

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

• Meilleure répétabilité afin que les robots puissent effectuer des mouvements et des actions de manière fiable dans un espace de système de coordonnées X,Y,Z
• Interfaces homme-machine (IHM) plus faciles à utiliser pour permettre aux opérateurs de programmer des tâches et d'interagir avec la robotique
• Nouveaux modèles de pinces qui permettent des mouvements plus précis et plus humains
• Meilleure sécurité et connaissance de la situation

Parmi les avancées qui atteignent maintenant l'atelier, il y a 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 des robots collaboratifs.

Les améliorations de la programmation avec les IHM ont permis à certains robots d'être programmés par des soudeurs qui modélisent les mouvements et les actions du processus en question.

Après avoir vaincu la palettisation, la robotique se dirige 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 particulières ou n'apportent pas de valeur ajoutée. Les applications robotiques les plus populaires par utilisation :

Tâche	Taux d'adoption
Palettisation	35%
Charger/décharger	18%
Manipulation du matériel	11%
Emballage de caisses	11%

L'assemblage ne représente que 2 % de l'utilisation de la robotique, bien que les chercheurs du NIST et les experts de l'industrie pensent qu'il est très prometteur pour une adoption généralisée parmi les SMM à mesure que la technologie de manipulation s'améliore.

Domaines susceptibles d'étendre le travail d'assemblage :

• Connecteurs électriques
• Enfiler et insérer des attaches
• Routage des fils

L'un des défis de 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 d'une pince pour saisir et déplacer une pièce peut 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'améliorera, les robots pourront tout saisir en utilisant la force appropriée, réduisant potentiellement les étapes nécessaires à ce processus de production.

Les conceptions saisissantes montrent des améliorations en matière de dextérité et de polyvalence

Les laboratoires du NIST travaillent sur une douzaine de méthodes de test pour la préhension et la manipulation à l'aide de la plate-forme de normes de l'Institute of Electrical and Electronics Engineers.

Les quatre types de préhenseurs robotiques les plus courants :

• Vide – un outillage standard en bout de bras 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 produit dans les opérations industrielles, ce type polyvalent est souvent utilisé pour les petits objets dans les opérations de prélèvement et de placement
• Hydraulique – la plus puissante et la plus salissante des pinces industrielles
• Servo-électrique – très flexibles et économiques, ils permettent différentes tolérances de matériaux lors de la manipulation des pièces

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

Ces avancées apparaissent de plus en plus dans les magasins :

• Effets terminaux personnalisables qui peuvent être facilement retirés et remplacés
• Dextérité améliorée avec des pinces adaptatives à trois doigts, capables de manipuler des objets fragiles et de minimiser les changements d'outils
• Robotique utilisant l'apprentissage automatique à partir de capteurs intelligents sur des pinces pour apprendre à s'approcher des objets
• Grippers combinant plusieurs technologies. Il peut s'agir d'une pince à vide avec des doigts ou de deux configurations de bras et de pinces séparées sur le même poste de travail pour permettre plusieurs tâches, augmentant à la fois la vitesse et la fiabilité

Les clés du succès lors du démarrage de votre voyage robotique

Contrairement aux systèmes d'automatisation fixes, il existe 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 rend plus difficile la programmation et l'intégration du robot dans les opérations pour des tâches supplémentaires.

La planification de petits lots peut être difficile avec la robotique si les fabricants n'ont pas mis en place le bon système de support. Il y aura plus d'adoption lorsque les SMM pourront voir comment la robotique économisera les coûts de réoutillage lorsqu'ils seront prêts à embaucher du personnel avec la robotique à l'esprit. Il n'est pas exclu qu'un fabricant de 10 employés ou moins ait bientôt un expert en robotique pour assurer l'efficacité globale de l'équipement.

Catalyst Connection, qui fait partie du réseau national MEP ^TM , a élaboré un guide facile à comprendre sur la robotique. Il a identifié ces clés de succès pour explorer l'utilisation de la robotique dans la fabrication :

• Identifiez les ressources, y compris un champion interne, pour obtenir le niveau d'assistance dont vous avez besoin
• Identifiez vos besoins ou vos points faibles
  • Prioriser les outils d'assistance
  • Exemples de fabrication d'ID ; commencez petit et restez simple
• Créer une analyse de rentabilisation ; facteur de 2x à 4x les coûts matériels pour l'outillage, les accessoires et la complexité de l'intégration

Les experts de votre centre MEP local sont prêts à vous aider à explorer – et potentiellement à 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 les recherches du NIST Labs fournies par Elena Messina, Jeremy Marvel et Joseph Falco.