La robotique industrielle – pourquoi et pour qui ?
Dans l’immense transformation digitale des entreprises françaises, l’écosystème industriel n’est pas en reste. Après l’automatisation, la robotisation industrielle continue son accélération et transforme progressivement les processus de fabrication. Concrètement, en quoi consiste la robotique industrielle, correspond-elle à une usine du futur vide seulement habitée par des robots ? Qui sont ces robots industriels et à quoi ou à qui servent-ils ? Pour mieux comprendre leur nature et les enjeux, une mise en lumière bien utile.
Qu’entend-on par robotique industrielle ?
La robotique industrielle n’a rien de nouveau. Sans remonter jusqu’à l’invention de son ancêtre l’automate, Unimate, le premier bras articulé a été adopté par General Motors il y a presque 70 ans. Sa mission était déjà proche de celle qui est confiée encore aujourd’hui à ses successeurs, à savoir encaisser des conditions extrêmes à la place de l’humain. Dans ce cas, pourquoi place-t-on la robotisation industrielle au cœur de la 4e révolution de l’industrie ?
De l’automatisation à la robotisation industrielle
Le robot industriel est très formellement défini par l’Organisation Internationale de Normalisation (ISO) comme le « manipulateur multi-application reprogrammable, commandé automatiquement, programmable sur trois axes ou plus, qui peut être fixé sur place ou mobile, destiné à être utilisé dans des applications d’automatisation industrielle ».
En clair, dans l’automatisation, la machine est programmée pour supprimer, partiellement ou en totalité, une intervention humaine ciblée. Par exemple, une poinçonneuse est paramétrée pour assurer le perçage d’une tôle, ses capteurs alimentent un seul schéma prédéfini, qui ne change pas. Ou encore, une filmeuse est programmée selon un unique processus de travail, elle enchaîne invariablement les ordres de filmages programmés.
La conception de la robotique industrielle allie une structure mécanique capable d’opérer des mouvements, ainsi que des capteurs qui reçoivent et exploitent les informations pour piloter les moteurs, un langage informatique pour effectuer les programmations et enfin une armoire de commande, qui traduit les consignes reçues en mouvement physique.
Dans la robotisation industrielle 4.0, la même machine fonctionne avec un programme que l’on peut réviser et adapter selon les besoins et les opportunités. On parle d’interaction entre la machine, l’environnement et l’humain.
Le robot industriel et les technologies avancées de production
On dit de l’informatique qu’elle rend le robot industriel intelligent, car elle permet désormais d’installer une collaboration entre la machine, son environnement et l’homme, avec une flexibilité et une forme d’autonomie nouvelle pour la machine. Dans son ancienne version, le robot est programmé de façon bien déterminée pour une action invariable. Le développement de l’IA (Intelligence Artificielle) et des IHM (Interface Homme Machine) fait évoluer cette configuration avec des robots qui s’interconnectent, apprennent et réagissent au contact de leur environnement.
Ces nouvelles technologies avancées marquent une évolution considérable des processus de production. Aux côtés des simulations par réalité virtuelle ou par réalité augmentée, de la fabrication additive avec l’impression 3D, les robots industriels se diversifient et se multiplient. Grâce aux nouvelles avancées numériques, ils deviennent plus flexibles et plus performants. Partout où les conditions sont difficiles, où les manipulations et l’assemblage sont récurrents, ils sont plébiscités.
Le domaine du soudage fait partie des disciplines largement bénéficiaires de ces innovations. Ce métier à haute technicité des équipementiers ensembliers tire avantage de la robotique industrielle qui change la donne en matière de manutention, de sécurisation, de précision.
Quelles sont les applications de la robotisation industrielle ?
Il existe plusieurs familles de conception des robots industriels, chacune ayant ses caractéristiques, ses points forts et ses limites. L’une proposera une capacité de charge très élevée, la suivante mettra l’accent sur le nombre d’axes, alors que l’autre aura une portée étendue. Le choix est totalement lié à l’usage qui en est fait et au type de performance attendu.
Il est important de souligner qu’un robot ne devient opérant que parce qu’il est lui-même équipé d’un outil qui correspond à l’action requise – comme une torche de soudage, une fraise, une caméra – ainsi que d’une application logicielle. TRA-C Industrie conçoit et fabrique des solutions d’équipement clé en main et sur mesure, adaptées aux attentes spécifiques.
Parmi les configurations les plus fréquentes, on retrouve les suivantes :
Le robot articulé
Ce sont les robots industriels les plus couramment employés. Ils sont constitués comme un bras humain, avec une succession de joints qui permettent une articulation. Ils offrent donc une grande flexibilité des mouvements. On en trouve de plus en plus souvent dans la conception des cobots car ils sont idéaux pour accompagner le travail de précision de l’opérateur. Capables de répéter à l’infini des gestes d’une finesse extrême, les robots articulés augmentent le niveau de qualité du produit fini, tout en évitant à l’humain certains aspects difficiles. L’application de peinture est l’exemple typique.
Le robot industriel polaire
À l’inverse du robot cartésien qui se limite à des angles droits, le robot polaire est un champion des rotations. Il est capable de s’orienter dans toutes les directions, de prendre n’importe quelle position à 360°. L’outil placé à l’extrémité du bras est en mesure d’être utilisé dans tous les sens, comme avec un bras humain. Il trouve une application importante dans les opérations qui se déroulent en 3D comme les procédés de soudage, et plus largement l’assemblage. Cette flexibilité de ce type de robot industriel articulé est très précieuse quand on sait l’importance des positions et de la régularité pour le soudeur. On l’utilise aussi volontiers en tant que robot manipulateur, ou encore pour le chargement et le déchargement des machines.
Le robot industriel cartésien
Le robot industriel tient son appellation du fait qu’il se base sur des coordonnées cartésiennes pour fonctionner. Il s’agit donc d’une machine qui se déplace de façon linéaire, en suivant toujours les trois mêmes axes, un peu à la façon d’un poignet à l’extrémité d’un bras. Elle permet une programmation simplifiée de tâches répétitives, comme charger et décharger des machines-outils, et peut asservir les autres machines d’un îlot de production. Ses applications les plus répandues sont avec l’impression 3D et les machines à commande numérique (CN).
Elle trouve toute son utilité sur les lignes de production ou les chaînes logistiques qui impliquent de déposer de lourdes charges avec une précision élevée. Si on prend l’exemple du soudage, avec des pièces métalliques au poids conséquent qui doivent être positionnées avec la plus grande justesse, on comprend son rôle de facilitateur.
On trouve donc souvent cette catégorie de robots pour les machines de fraisage, d’assemblage, pour la palettisation, pour la préparation des commandes en pick and place. Ces robots industriels ont une conception robuste, ils sont donc facilement intégrables à des lignes de production intensive.
Le robot industriel SCARA
Le nom du robot SCARA est un acronyme qui signifie « Selective Compliance Assembly Robot Arm », ce qui donnerait en français bras de robot d’assemblage de conformité sélective.
Souvent appelé « 6 axes », sa spécialité est d’imiter, et même de dépasser, les capacités d’un bras humain. Il est capable d’avancer et de reculer à la verticale dans un espace restreint, tout en effectuant des rotations sur le même plan. Son atout réside dans l’extrême précision qu’il procure, avec une endurance et une cadence constantes.
Peu encombrant, rapide, il trouve facilement son application dans toutes les industries qui cherchent la minutie des opérations, ou ont besoin de réaliser des assemblages complexes. On le retrouve donc dans l’industrie pharmaceutique et cosmétique pour le packaging, ainsi que dans l’industrie automobile, pour ne citer qu’elle.
Le robot parallèle
Ce type de robot industriel a une conception remarquable basée sur le principe de deux corps reliés par plusieurs chaînes cinématiques. Il permet d’opérer non seulement des translations dans l’espace, mais aussi des rotations. Sa version Delta fait partie des robots parallèles connus.
Sa particularité est d’être capable de réaliser des mouvements aussi précis que délicats et rapides. Il peut attraper des éléments de petite taille en un point et les déposer en un autre, à forte cadence. Il trouve dès lors une application directe sur les lignes de production de l’agroalimentaire, du milieu pharmaceutique, de l’électronique, pour des tâches de pick and place, les manipulations de produits et d’emballages
Les principales vocations de ce type de robotisation industrielle s’observent traditionnellement dans la manipulation des produits relativement légers, à haute cadence, ou en environnement à risque. Elle s’applique aux opérations de soudage, de peinture, de palettisation, dans le pick and place et dans la manutention. Elles s’étendent cependant à de multiples applications dès lors que l’on vise à augmenter le niveau de qualité ou à résoudre des configurations complexes pour l’humain.
La robotique industrielle est familière du monde des transports, de l’automobile, du ferroviaire, du maritime, en passant par l’aéronautique et le spatial. Elle concerne aussi des domaines aussi vastes que l’agroalimentaire, les secteurs médicaux, pharmaceutiques et cosmétiques, la construction mécanique.
L’intérêt de la robotisation industrielle
L’évolution du marché de la robotique industrielle est considérable dans le monde entier, avec un taux d’équipement qui va grandissant. On connaissait à l’automatisation sa capacité à accélérer les cadences, à inscrire une régularité de la production. Avec le robot industriel intégré à l’usine 4.0, c’est toute une dynamique qui s’installe.
Productivité et qualité
Il y a bien sûr les arguments propres à l’automatisation et à l’intégration des robots 4.0 :
Adaptabilité et compétitivité
Mais cela ne s’arrête pas là. La robotisation industrielle ouvre des perspectives nouvelles. Elle rend possibles des développements jusque-là inimaginables. Ce qui, dans la compétition permanente des entreprises nationales et internationales, est un facteur déterminant.
La robotique industrielle est, pour finir, évolutive, flexible, programmable et reprogrammable à volonté, elle rend l’entreprise particulièrement adaptable aux évolutions que le marché lui imposera.
Elle s’affirme ainsi comme une véritable source de compétitivité.
Polyvalence et rentabilité
Contrairement à l’idée reçue, la robotisation industrielle s’applique aux petites séries, elle est facile à intégrer sur l’existant, et facile à entretenir. Elle constitue parfois une source directe d’économie, sur les consommables, la consommation énergétique, le temps, les défauts qualité.
Elle s’avère de plus en plus accessible financièrement et fait l’objet d’aides déterminantes dans le cadre du plan d’action gouvernemental Industrie du Futur. Mais s’en tenir à ces affirmations, c’est rester à côté du véritable sujet : adopter la robotique industrielle dans son entreprise, c’est engager un projet qui va dynamiser la production et accroître la performance économique. C’est aussi limiter des coûts indirects, de non-conformité, énergétiques, en ressources. En somme, un investissement très rentable !
Intégrer la robotique industrielle est une clé du succès. Quel que soit le secteur d’activité, elle résout des configurations jusque-là insolubles. Elle ouvre ainsi les nouveaux champs du possible et change la donne des modèles anciens de fabrication et de production.
Dans la compétition permanente que vivent les entreprises, elle apporte de l’efficience, de la productivité, de la fiabilité, autant dire des avantages concurrentiels significatifs.
TRA-C Industrie vous épaule dans cette démarche. Reconnu sur le plan international pour son expertise, le groupe vous accompagne dans la conception, la création et la réalisation de solutions uniques et spécifiques à l’industrie.
