Robots collaboratifs, souvent abrégés en « cobots », sont des robots conçus pour interagir et travailler en toute sécurité aux côtés des humains dans des espaces de travail partagés. Contrairement aux robots industriels traditionnels qui fonctionnent de manière autonome derrière des cages, les cobots sont construits avec des capteurs avancés, une intelligence artificielle et des algorithmes de contrôle qui leur permettent d'opérer à proximité des humains. Le concept de robots collaboratifs est né à la fin des années 1990 dans des laboratoires de recherche explorant la manière dont les robots pouvaient travailler en coopération avec les humains sur les chaînes de montage de fabrication ou sur d'autres tâches.
Comment fonctionnent les robots collaboratifs ?
Les cobots sont conçus avec des capacités robotiques intuitives qui ne nécessitent pas de compétences spécialisées pour la programmation ou le contrôle. La plupart des robots collaboratifs peuvent simplement être guidés à travers les mouvements et les tâches souhaités, les mouvements étant enregistrés et stockés pour se répéter de manière autonome. Les robots collaboratifs plus avancés utilisent des systèmes de vision industrielle pour observer et s'adapter aux conditions changeantes en temps réel sans nécessiter d'intervention humaine. Cela permet aux cobots de réagir et d’ajuster leurs mouvements pour s’adapter au travail aux côtés des humains. La plupart des cobots ralentissent ou arrêtent complètement le mouvement lorsqu’ils détectent un obstacle ou un humain à proximité.
Capacités de sécurité
Les technologies de détection et les méthodes de contrôle avancées sont essentielles pour permettre aux robots et aux humains de travailler en collaboration dans des espaces partagés. Les cobots d'aujourd'hui utilisent une combinaison de capteurs de proximité, de systèmes de vision, de détection de force et d'intelligence artificielle pour surveiller en permanence leur environnement et contrôler avec précision les mouvements. Les capacités de sécurité courantes trouvées dans les robots collaboratifs comprennent :
Détection de force : les cobots peuvent détecter les forces sur plusieurs axes et réagir en arrêtant le mouvement pour éviter les blessures dues aux collisions.
Surveillance de la vitesse et de la séparation : des capteurs embarqués suivent la vitesse, la proximité des humains et la distance de séparation pour éviter tout contact grâce à des réductions de vitesse ou des arrêts automatiques.
Conceptions légères : les cobots ont généralement une capacité de charge utile inférieure à 35 kg et utilisent des revêtements arrondis et des matériaux rembourrés pour limiter les dommages en cas de contact accidentel.
Arrêts d'urgence : les boutons d'arrêt d'urgence manuels ou les activations de sécurité automatiques peuvent arrêter immédiatement les mouvements du cobot lorsqu'ils sont déclenchés par des capteurs.
Méthodes de sécurité validées : des fabricants de cobots réputés soumettent leurs robots à des tests et à une certification par des organismes standardisés pour valider leur adhésion aux normes de sécurité mondiales.
En tirant parti de ces capacités de sécurité, les cobots peuvent éliminer le besoin de barrières physiques entre les robots et les travailleurs qui limitaient auparavant les applications collaboratives en milieu industriel.
Industries utilisant des robots collaboratifs
La nature flexible et les interactions plus sûres des robots collaboratifs ont vu leur adoption se propager rapidement dans divers secteurs :
Fabrication : les cobots excellent dans l'assemblage répétitif, l'emballage, l'inspection de la qualité, l'entretien des machines et d'autres tâches de fabrication aux côtés des ouvriers de production. Leur déploiement simple permet aux petits fabricants d’automatiser sans expertise robotique dédiée.
Entreposage et logistique : les tâches fastidieuses de prélèvement, de tri, d'emballage et d'organisation sont bien adaptées aux cobots faciles à programmer et capables d'évoluer dans tous les entrepôts.
Soins de santé : la réception, la manipulation d'échantillons et la distribution en pharmacie sont des applications de soins de santé où les cobots peuvent interagir en toute sécurité avec les patients et le personnel pour accroître l'efficacité.
Vente au détail : la gestion des stocks, l'audit des stocks, la saisie des commandes en ligne ou l'ensachage d'articles sont des utilisations de la vente au détail qui gagnent du terrain à mesure que la technologie devient plus accessible.
Recherche : les plates-formes de cobots personnalisables permettent aux équipes de recherche de prototyper l'automatisation des expériences, des interactions entre appareils et d'un large éventail de travaux de laboratoire répétitifs.
Alimentation et boissons : le besoin d'automatisation flexible et hygiénique fait des robots collaboratifs des options idéales pour assister la préparation des aliments, entretenir les machines, emballer les produits alimentaires finis et les processus de contrôle qualité.
Avantages des robots collaboratifs
Il existe plusieurs avantages incontestables qui poussent les entreprises à adopter des robots collaboratifs :
Productivité accrue : les cobots automatisent de manière fiable les tâches répétitives, ennuyeuses ou à forte intensité de main d'œuvre, permettant ainsi aux travailleurs humains de consacrer plus de temps à des responsabilités de plus grande valeur. Moins d’erreurs et une répétabilité plus élevée améliorent également la productivité.
Intégration facile : avec des temps de configuration rapides et aucun besoin de programmeurs spécialisés, les cobots peuvent être déplacés de manière flexible entre les processus ou les postes de travail pour s'adapter aux besoins changeants de l'entreprise.
Sécurité améliorée : les applications collaboratives éliminent presque les risques associés à l’automatisation industrielle traditionnelle en permettant aux robots et aux humains de travailler ensemble sans barrières de sécurité entravant la collaboration.
De meilleures conditions de travail : la suppression des tâches ennuyeuses et répétitives des travailleurs humains leur permet de concentrer leurs compétences sur des aspects plus satisfaisants de leur travail, ce qui entraîne une réduction des accidents du travail et une amélioration du moral.
Coûts réduits : les solutions Cobot sont plus abordables à mettre en œuvre pour la plupart des entreprises que les options d'automatisation précédentes grâce à des empreintes compactes, des coûts de composants inférieurs et une complexité d'intégration minimale.
Capacités augmentées : Plutôt que de remplacer les travailleurs, les cobots améliorent leurs capacités en leur permettant d'accomplir des tâches impossibles à réaliser seuls - par exemple en combinant l'adaptabilité et la résolution de problèmes d'une personne avec la capacité d'un cobot à gérer de lourdes charges ou à appliquer une haute précision pendant de longues périodes.
Les défis liés à la mise en œuvre de robots collaboratifs
Bien qu’ils offrent d’énormes avantages, l’adoption des cobots reste néanmoins confrontée à certains défis :
Risques perçus : les travailleurs et la direction ne savent toujours pas si l'on peut pleinement faire confiance aux cobots pour fonctionner en toute sécurité en tant que collègues de travail sans nuire involontairement aux humains par le biais d'éventuelles pannes mécaniques ou d'erreurs de contrôle.
Capacités de détection inadéquates : même les suites de détection avancées sur les cobots d'aujourd'hui peuvent encore réagir de manière inadéquate aux séquences de mouvements rapides ou complexes nécessitant une surveillance plus étroite.
Problèmes de tensions répétitives : sans une mise en œuvre appropriée, demander à des travailleurs humains d'effectuer des tâches plus simples comme le chargement ou le déchargement de pièces pour un cobot sur de longues périodes de travail pourrait introduire d'autres tensions physiques qui n'apporteraient que des améliorations minimes sur le lieu de travail.
Applications personnalisées : bien que plus simples que l'automatisation traditionnelle, certaines tâches ou flux de travail hautement personnalisés restent des entreprises complexes pour programmer des robots collaboratifs afin qu'ils fonctionnent à des niveaux de vitesse, de qualité et de sécurité acceptables.
Justifier les retours : des questions subsistent quant au calcul des retours sur investissement à long terme, car la quantification de certains avantages des cobots, comme l'amélioration de la satisfaction des employés, nécessite de suivre les impacts indirects qui sont plus subjectifs que les efficacités de production directes facilement mesurables.
Relever ces défis est un voyage continu dans lequel les fabricants de robotique, les intégrateurs de systèmes et les entreprises utilisatrices finaux collaborent étroitement. Une formation approfondie des opérateurs, l'adoption d'approches de déploiement progressif et une amélioration constante de la détection sont des exemples de stratégies actuelles permettant aux entreprises de tirer pleinement parti des promesses de la collaboration homme-robot.
L'avenir de la robotique collaborative
Les perspectives des robots collaboratifs restent très prometteuses, avec des prévisions de croissance des ventes de cobots de plus de 20 % par an jusqu'en 2030, pour atteindre des livraisons annuelles mondiales comprises entre 600 000 et 900 000 unités et un stock opérationnel mondial dépassant 12 millions de cobots. Cette croissance est motivée par la gamme élargie de cobots légers et conviviaux proposés par des sociétés pionnières comme Universal Robots et Techman Robot, qui sont abordables pour la plupart des petits fabricants. Les avancées envisagées, telles que les méthodes de programmation standardisées entre les différents fabricants de cobots et la connaissance de la situation véritablement intelligente pour gérer l'imprévisibilité humaine, permettront de faire progresser les interactions homme-robot en toute sécurité. À terme, l'automatisation collaborative deviendra indispensable dans un nombre bien plus grand d'industries à mesure que les cobots passeront de nouvelles technologies à des partenaires de production grand public flexibles intégrés dans le tissu de presque toutes les opérations de fabrication et de services nécessitant une collaboration homme-robot optimisée.
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