Robots collaboratifs? D’accord mais pourquoi?

Des robots qui collaborent directement avec l’homme sans enceinte de sécurité et qui se programment par une manipulation directe du robot avec nos mains.

On les appelle « Cobots », je vous laisse deviner d’où vient le nom…

poignée main humain robot

Dans l’industrie manufacturière, tout le monde en parle, tout le monde veut les essayer.

Déjà qu’un robot c’est très cool — les gens aiment les regarder bouger, les programmeurs aiment les faire bouger et les patrons aiment vraiment lorsqu’ils bougent $$$ — maintenant si en plus on peut y toucher sans danger pendant qu’ils bougent, wow! Dans toutes les démos de cobots, on se fait prendre à aimer interagir physiquement avec le robot: on s’interpose à son mouvement par l’application d’une pression avec notre main, ce qui a pour effet de stopper net notre ami mécanique qui attendra notre instruction pour poursuivre sa route. C’est vrai que c’est cool!

Mais si on enlève le facteur cool, que reste-t-il? La légende veut que, comparativement aux robots standards, les robots collaboratifs soient moins puissants, plus lents et plus dispendieux… alors pourquoi un robot collaboratif?

Tentons de démystifier ensemble quelques discours populaires sur les cobots…

Du côté des avantages clamés par les manufacturiers de cobots, on entends:

  • « Ils vont occuper moins de ma surface plancher » → VRAI
    • Pourquoi? Du fait qu’ils permettent une approche différente concernant leur environnement de travail et la sécurité, les cobots sont souvent une belle solution au manque d’espace dans les usines. Effectivement, la plupart du temps on les verra montés sur une petite base, sans enceinte de protection, avec le contrôleur à l’intérieur de la base… c’est génial !
  • « Je peux facilement déplacer la cellule d’un cobot d’un poste de travail à l’autre » → VRAI
    • Surtout si la conception de la petite base du cobot est équipée de roulettes, il ne reste qu’à installer des prises de courant, d’air comprimé et/ou autres types de prises aux endroits appropriés dans l’usine, et voilà! La cellule se déplace comme un panier d’épicerie, offrant flexibilité de production, facilité de mise en marche et opportunités d’amélioration continue. C’est très intéressant pour les usines avec plusieurs machines semblables ou avec des cellules de travail en U, par exemple.

Fanuc CR-7iA

  • « La sécurité est assurée pour mes employés en contact direct » → VRAI et FAUX **ATTENTION!**
    • Un cobot de marque connue est théoriquement sécuritaire en soi pour les humains, car dorénavant les manufacturiers s’assurent que leurs cobots répondent à la récente norme ISO/TS 15066 avant de le commercialiser. Jetez un coup d’oeil à l’excellent blogue de Karine Simard chez Robotiq sur le sujet. Cette norme a pour but d’assurer qu’un équipement automatisé n’impute pas de douleur ni de blessures excédant un certain seuil à un corps humain.
    • Cependant, un cobot ne travaille jamais sans outils. Imaginez donc un robot collaboratif parfaitement sécuritaire mais qui manipule un long couteau affilé non protégé… même quand ce cobot ne bouge pas, son outil est dangereux car l’humain, lui, bouge à proximité. C’est un exemple extrême mais on comprend qu’il est donc de la responsabilité des concepteurs et des intégrateurs de s’assurer que les outils et accessoires utilisés pour l’application robotisée répondent eux aussi à la norme ISO/TS 15066. C’est là où ça devient moins évident. Malgré toutes les bonnes intentions du monde, il est faux de penser qu’autant d’énergie et de temps seront investis dans chaque outil conçu par les intégrateurs que dans la conception des cobots par leurs manufacturiers. La meilleure approche est encore de bien cibler si l’application correspond réellement à un cobot, ayant en tête qu’il existe des alternatives intéressantes.
  • « Ils sont vraiment faciles à programmer » → Pas tout-à-fait VRAI, il faut nuancer.
    • Les robots collaboratifs sont souvent équipés d’une programmation par enseignement physique, c’est-à-dire qu’un opérateur va saisir de ses mains le robot qui va lui obéir en le suivant et apprendre (mémoriser) les trajets à effectuer. En ce sens, c’est vrai que cette méthode est plus simple et plus rapide que de programmer les trajectoires point par point de façon conventionnelle à l’aide de la console d’apprentissage (teach pendant). De nouvelles interfaces voient le jour aussi, facilitant la navigation et les interactions homme-machine.
    • Bien que l’enseignement par manipulation physique soit facile, rapide et intuitif, les programmeurs expérimentés vous diront que le résultat obtenu pourrait généralement bénéficier de quelques retouches d’optimisation pour adoucir les trajectoires et augmenter la précision, selon les besoins spécifiques à chaque application. Il est faux de penser que parce qu’on achète un cobot, n’importe qui peut faire une programmation de qualité. Par contre, si l’application ne nécessite pas vraiment d’optimisation… alors oui c’est plus facile!

Interface Fanuc robot collaboratif 2016 

Saviez-vous? La programmation par enseignement physique est un principe qui existe de façon sécuritaire du côté des robots conventionnels depuis longtemps, et sous différentes formes. Cependant, cette approche n’avait pas suscité beaucoup d’enthousiasme à l’époque. On peut supposer que c’était dû au fait que les technologies proposées n’étaient pas suffisamment développées ou peu pratiques, à l’instar des voitures électriques qui ont vu le jour quelques décennies avant les voitures à combustion interne mais qui se sont faites oublier pendant plus d’un siècle avant de revenir en force de nos jours. Pour qu’une technologie majeure soit consolidée sur le marché, il faut que les technologies de soutien cheminent parallèlement à un rythme adéquat. Par exemple (revenons aux robots), les interfaces de programmation offertes sont de plus en plus simples et intuitives, ce qui va de pair avec une programmation par enseignement physique. Fort à parier que les grands manufacturiers sont tous en train de plancher sur une vraie révolution des interfaces pour resserrer l’écart (pour ne pas dire le gouffre) avec les interfaces auxquelles nous sommes habitués par les logiciels et applications grand public.

Inconvénients entendus fréquemment au sujet des cobots:

  • « Un cobot c’est lent » → VRAI, mais il faut aussi nuancer
    • C’est facile de comprendre que la vitesse a un effet significatif sur les blessures potentielles. Pour respecter la norme ISO/TS 15066, les vitesses sont très limitées.
    • Cependant il ne faut pas regarder aux mêmes usages pour un robot et un cobot. Chacun a son champ d’applications et si on cherche de la vitesse, il faudra considérer un robot non classé collaboratif dont les systèmes de sécurité seront intégrés pour répondre aux besoins de l’application.
  • « Les cobots ne sont pas puissants » → FAUX
    • La charge effective pour plusieurs cobots est significative. On parle même jusqu’à 35kg pour le CR35iA de FANUC par exemple. Si en général les cobots ont des charges effectives plutôt faibles, c’est parce que les applications les plus populaires ne sont pas celles où de grandes charges sont manipulées.

fanuc cr-35ia robot collaboratif

  • « Un cobot c’est cher » → FAUX
    • Oui, le prix pour un cobot ayant la même charge utile qu’un robot est généralement plus élevé que son équivalent conventionnel. Par contre, si on n’a pas à débourser pour des systèmes de sécurité et des clôtures, qu’on accorde un coût à l’espace plancher sauvé et qu’on est capables d’amortir le cobot sur plusieurs tâches dans l’usine, le cobot peut devenir compétitif en coûts globaux. Aussi, il existe des cobots dans toutes les gammes de prix et de qualités.

Enceinte robot

Revenons à notre question initiale, pourquoi un cobot?

Attention, par définition un robot collaboratif devrait théoriquement collaborer avec les humains, vrai?

Cette collaboration, on la voit quand un humain qui réalise des tâches a besoin de l’aide d’un collègue et que cette aide peut être fournie par un robot sécuritaire dans le même espace de travail en substitution au collègue. On aura alors un humain qui effectue les tâches cognitives et à dextérité élevée tandis que le cobot servira à assister et/ou effectuer des tâches jugées plus néfastes pour l’humain, comme manipuler les pièces chaudes, soulever les pièces pesantes, effectuer les mouvements répétitifs souvent sources de problèmes de santé, etc.

Or, si la collaboration directe était vraiment l’objectif au départ (un brin alimenté par le vieux rêve futuriste hollywoodien d’une cohabitation humains-robots), l’industrie manufacturière a rapidement aimé les cobots pour d’autres innovations. On voit beaucoup d’applications où c’est pour la mobilité, l’espace plancher sauvé et la facilité de programmation que les décideurs en entreprises ont choisi cette avenue.

On l’entend souvent, mais il est important de bien définir au préalable les besoins de l’application en considérant aussi dans l’équation les détails tels que le support disponible, les garanties, la disponibilité des pièces de remplacement, etc. Une fois l’exercice réalisé, il sera facile de choisir parmi les technologies disponibles celle qui répond le mieux à l’ensemble des critères.

On devrait opter pour un cobot essentiellement lorsque notre application requiert une vraie collaboration directe entre un humain et un robot dans une application où la production peut tolérer une certaine variabilité de la cadence.

Si la collaboration directe n’est pas nécessaire mais qu’on cherche à bénéficier des autres avantages tels que la mobilité, il est possible par exemple d’utiliser des robots conventionnels montés sur des bases mobiles avec capteurs de proximité assurant efficacement la sécurité des humains, sans compromettre la vitesse d’exécution et la précision.

 

cellule robot sans enceinte

CFM sera présent à l’ATX de Montréal les 30 novembre et 1er décembre 2016 avec une belle démonstration d’une application de robot conventionnel sur base mobile avec une enceinte de protection partielle seulement.

Nous occuperons une partie du kiosque #1700 avec notre partenaire Électro-mag, un de nos bons fournisseurs sherbrookois.

En face de nous, au kiosque #1701, nos amis de chez FANUC auront en démonstration la robotique collaborative.

Venez visiter ces deux kiosques pour mieux comprendre la gamme de solutions disponibles entre la robotique conventionnelle et la collaborative!

Un vent de changement!

En conclusion, pour réussir à se démarquer sur un marché plutôt conservateur, les concepteurs des cobots ont choisi de sortir du cadre dans le développement de leurs produits et ils sont parvenus à intégrer plusieurs innovations appréciables et quelques-unes un peu plus farfelues. Ces améliorations sont associées aux cobots, mais plusieurs sont également applicables aux robots dits conventionnels.

Tout ça crée une pression du marché sur des paradigmes du monde des robots car un transfert de certaines portions du marché aux mains des cobots est perceptible. Il y a un vent de changement positif dans le monde des robots en général, avec de multiples nouveaux avantages qui se concrétisent. Beaucoup d’énergie est investie par les grands manufacturiers pour offrir des produits qui facilitent de plus en plus l’intégration de la robotique en industrie.

Bref, ce sont de très bonnes nouvelles pour l’industrie manufacturière.

Et c’est en axe avec la mission de CFM qui est de rendre la robotique plus accessible!