La promesse de la robotique collaborative était ni plus ni moins de révolutionner les lignes de production. Comment ? En permettant au robot de travailler avec l’homme et en rendant l’automatisation simple et accessible à tous, notamment aux PME pour qui elle restait trop chère et trop lourde à mettre en place. Créé en 2005, Universal Robots s’impose comme la tête de pont de ce mouvement dès 2010, avec ses robots collaboratifs (cobots) qui suscitent un véritable engouement. Légers, simples à programmer, capables de travailler sans cage à proximité d’opérateurs humains… Une vague de petits bras robotisés gris et bleu envahit les usines.
« Nous avons connu une croissance de 30 à 50 % ces dernières années, annonce fièrement Jocelyn Peynet, le directeur France du fabricant danois. Malgré un secteur de la robotique légèrement décroissant en 2019, notre chiffre d’affaires, en progression de plus de 6 %, s’est établi à 248 millions de dollars, avec une tendance qui repart à la hausse. »
La vague a entraîné les fabricants de robots traditionnels, qui se sont convertis aux cobots. « Ils se sont rendu compte qu’il existait un besoin de flexibilité et de collaboration avec les êtres humains », poursuit Jocelyn Peynet. Les catalogues des roboticiens ont vu apparaître un ou plusieurs cobots, affichant chacun leurs atouts : sept axes – contre six généralement – pour plus de fluidité sur le LBR iiwa de Kuka, deux bras synchronisés recouverts de mousse pour absorber les chocs sur le Yumi d’ABB, des moteurs et actionneurs identiques à ceux des robots standard pour plus de robustesse chez Yaskawa…
Des robots traditionnels proches des opérateurs, des cobots plus costauds
La frontière entre robots traditionnels et cobots s’est brouillée. Les premiers se sont mis à porter des charges plus petites, à exécuter des tâches simples et sont devenus aptes à travailler à proximité d’opérateurs humains, sans cage. Les seconds sont montés en gamme, portant des charges plus lourdes et gagnant en répétabilité. Munis de capteurs de force pour leur offrir le sens du toucher, les nouveaux venus de la famille e-Series d’Universal Robots ont pris leur élan en 2018. « Avec une répétabilité comprise entre 0,03 et 0,05 mm, nous atteignons les performances des robots traditionnels », affirme Jocelyn Peynet.
En septembre 2019 est lancé l’UR16, capable de porter des charges de 16 kg, contre 3, 5 et 10 kg pour ses petits frères. Chez Stäubli, le cobot TX2touch, sorti en juin 2016, repose sur une architecture de robot traditionnel. Doté d’une peau à dépression d’air, il s’arrête au moindre contact avec un opérateur. Et le constructeur suisse va plus loin. « Depuis trois ou quatre ans, nous avons mis au point une nouvelle gamme de robots industriels qui peuvent évoluer en mode collaboratif tout en conservant leurs spécificités techniques et sans dégradation des performances », indique Jacques Dupenloup, le responsable commercial France et Benelux.
Explosion des possibilités offertes aux industriels
De même chez Kuka, où équiper des robots industriels de capteurs pour détecter la présence d’opérateurs à proximité et ralentir leur vitesse est devenu « très classique », assure Chayma Chaabani, chef de produits applications pour le roboticien allemand. Ou encore chez ABB : « Nous avons commencé à déployer ce type de solution depuis trois ou quatre ans, et cela se fait de plus en plus », assure Serge Nadreau, le directeur des activités robotiques au sein de la branche française du groupe helvético-suédois. Les robots traditionnels ont aussi adapté leur capacité de charge à de nouvelles applications. « Tirées par les besoins de l’électronique et de la cosmétique qui ont commencé à installer des robots dans les années 2010, nos gammes de robots traditionnels ont évolué vers des capacités de charges plus petites et des tâches plus simples. »
Ces évolutions reflètent l’explosion des possibilités offertes par des robots de plus en plus diversifiés. Pour Chayma Chaabani, la cobotique et la robotique traditionnelle se complètent, et « c’est la compréhension des besoins des industriels et les solutions proposées par les fabricants de robots et les intégrateurs qui façonneront l’avenir des lignes de production ». Car les besoins évoluent.
Produire vite avec des robots précis et capables de porter des charges lourdes reste une exigence importante. « Mais la cadence n’est plus le graal », assure la chef de produits applications. Les industriels veulent rendre leurs lignes de production flexibles pour produire des petites séries et modifier leurs équipements à moindre coût pour s’adapter à un nouveau produit. « C’est un challenge auquel on ne pourra pas répondre sans la combinaison de la robotique standard et de la robotique collaborative. »
Parler d'applications collaboratives plutôt que de cobots
Le marché mondial reste certes largement dominé par la robotique traditionnelle. Selon les chiffres de la Fédération internationale de la robotique (IFR), la robotique collaborative n’a représenté qu’à peine plus de 3 % des ventes de robots en 2018. Mais selon les acteurs du secteur, c’est un nouveau marché qui se crée sans qu’il n’y ait nécessairement concurrence entre les deux. « Les robots collaboratifs contribuent à faire grossir le marché de la robotique en créant des applications qui n’existaient pas auparavant », tranche Jocelyn Peynet. Les bras d’Universal Robots ont même parfois trouvé une place dans des cages, en mode non collaboratif, parce que leur simplicité d’utilisation était bien commode et leurs performances suffisantes pour la tâche à effectuer.
Roboticiens, industriels et intégrateurs mettent d’ailleurs en garde : parler de robot collaboratif n’a pas vraiment de sens. Mieux vaut parler d’application collaborative. En effet, le bras robotisé le plus petit, le plus léger et le plus lent du marché devient dangereux pour un opérateur humain s’il est muni d’un outil pointu ou d’une pièce tranchante. Ou s’il porte une charge lourde. « À ce moment-là, il n’est plus collaboratif à lui tout seul, pointe Serge Nadreau (ABB). Il a besoin, pour le devenir, d’éléments supplémentaires de sécurité établis lors d’une analyse de risques. » Tout comme les robots industriels standard.
La sécurité des opérateurs est un impératif pour le développement des applications collaboratives. Les règles auxquelles ces applications doivent répondre sont définies par deux normes (ISO 10218-1 et ISO 10218-2) et la spécification technique TS 15066. « Ces textes ont commencé à apparaître en 2006 et continuent d’évoluer depuis, précise Sylvain Acoulon, consultant sécurité en conception au Centre technique des industries mécaniques (Cetim). Il s’agit d’un catalogue de mesures à respecter en fonction du besoin et de l’analyse du risque pour le poste à robotiser. »
La co-existence, premier niveau de collaboration
Dans son « Guide de prévention pour la mise en œuvre des applications collaboratives robotisées » publié en 2017, le ministère du Travail a défini plusieurs notions de collaboration. La collaboration directe est une application où l’opérateur et le robot agissent au même endroit en même temps. « C’est encore très rare », assure Sylvain Acoulon. Dans le cas d’une collaboration indirecte, les deux agissent au même endroit, mais pas en même temps : l’opérateur effectue une tâche et se retire, le robot intervient puis s’arrête avant que l’opérateur ne revienne, et ainsi de suite. Enfin, la coexistence désigne le cas où un robot sans cage opère dans une zone où travaille un opérateur, mais les deux n’interagissent pas. L’opérateur peut tout de même intervenir sur des aléas ou recharger la machine. « C’est le cas qui se développe le plus », estime Sylvain Acoulon.
Selon Samuel Segalen, chef de produits robotiques chez Yaskawa France, les applications dans lesquelles la collaboration entre l’homme et le robot apporte un réel avantage sont encore rares. « Il s’agit souvent de tâches répétitives et sans valeur ajoutée pour soulager l’opérateur, ou des opérations de manipulation, voire du contrôle qualité. » Chayma Chaabani (Kuka) admet que le monde industriel est en phase de découverte de la robotique collaborative. « Tout le monde teste, apprend et découvre. Parfois, nous nous rendons compte qu’il faut que le robot aille plus vite, donc nous remettons des cages. »
Pour Universal Robots, la robotique collaborative a toute sa place dans l’industrie, et notamment chez les PME. « Les petites entreprises ne font pas nécessairement partie des cibles des roboticiens. Or elles regorgent de cas d’applications pour nos cobots », avance Jocelyn Peynet. Sur les 150 usages différents qu’il recense, il cite l’exemple d’un cobot guidé à la main afin qu’il puisse répéter une opération de ponçage tout seul par la suite. « C’est une application très simple qui serait très chère et complexe à mettre en œuvre avec un robot traditionnel. »
Les intégrateurs toujours pertinents pour les applications complexes
La simplicité d’utilisation permettra-t-elle aux industriels de se passer des intégrateurs pour mettre en place leurs cellules robotisées ? Pas si sûr selon Thomas Hoffmann, le directeur du développement chez Actemium, qui regroupe un réseau d’entreprises intégrant des robots de tous types dans des process industriels. « Notre valeur ajoutée va bien au-delà de la programmation. Nous serons toujours nécessaires, parce que nous aidons le client à trouver la meilleure solution d’un point de vue économique et technique en fonction de son besoin. Nous sommes les architectes de la robotisation au cœur des usines et les garants de la sécurité. »
Jocelyn Peynet est également convaincu qu’il y a une place pour les intégrateurs, notamment dans l’automobile, l’aérospatial et l’agroalimentaire, qui ont souvent besoin d’applications complexes. Cependant, « une petite PME qui souhaite robotiser une tâche simple, comme prendre une pièce pour aller d’un point A à un point B, n’aurait jamais réalisé son projet s’il avait fallu rajouter un tiers pour l’intégration. Cela aurait été rédhibitoire en termes de coûts. La simplicité d’utilisation lui permet de le faire par elle-même », affirme-t-il.
Simplicité d’utilisation et applications collaboratives ont permis d’élargir le champ des possibles de la robotique. Aujourd’hui, les robots se diversifient. Caméras et capteurs de vision associés à du traitement par des algorithmes d’intelligence artificielle, mobilité, outils et préhenseurs variés… L’usine du futur se dessine sous nos yeux au rythme des technologies développées pour « augmenter » les bras robotisés, qu’ils soient destinés à des applications collaboratives ou non.
