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Dossiers

L’avènement des robots industriels

Par Tobias Puetz, Texas Instruments

Publication: 17 juillet

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Le défi de la sécurité dans l’interaction homme-robot sur les sites de production automatisés...
 

Si ces paroles sont sans nul doute les plus célèbres jamais prononcées par un robot, elles ne sont probablement pas le meilleur moyen de promouvoir la robotisation tant le Terminator est hostile et effrayant. Fort heureusement, « Terminator » n’est qu’une oeuvre de science-fiction et c’est dans le rôle de sauveur de l’humanité que « Schwarzi » revient dans le deuxième opus de la saga. Quittons les androïdes imaginaires et revenons à nos moutons électriques. Quels sont les enjeux des interactions entre les humains et les robots qui opèrent sur les sites de production automatisés, et comment créer des conditions de travail sûres avec les machines ? Après tout, d’ici 2018, quelque 1,3 million de robots industriels seront intégrés dans les sites de production du monde entier. La plupart d’entre eux seront mis en oeuvre dans des usines européennes, selon la Fédération internationale de la robotique (International Federation of Robotics - IFR).

Voici les cinq domaines d’application de la robotique industrielle : Industriel, Logistique, Collaboratif, Service, Drones.

Les différentes catégories de robots industriels

Avant d’illustrer les cas d’interaction homme-robot, intéressons-nous aux trois premières catégories de robots utilisés sur les sites de production automatisés.

- Les robots industriels remplissent, par exemple, des fonctions de soudage, de palettisation et de levage. Fixés au sol, au plafond ou au mur, ils sont pilotés par une unité centrale logée dans une armoire de commande. Pour ce type de robot, on peut, par exemple, imaginer une interaction homme-robot où, à l’issue de la tâche effectuée par le robot industriel, l’opérateur pénètre dans la zone d’intervention du robot pour accéder au produit fabriqué.

- Les robots utilisés en logistique peuvent être intégrés dans des entrepôts de stockage et déplacer des objets jusqu’à un poste d’emballage, ou encore transporter un objet entre plusieurs bâtiments d’un même site. Ces robots évoluent dans un environnement précis et nécessitent un grand nombre de capteurs pour les opérations de localisation, de cartographie et d’évitement des collisions.

- Les robots collaboratifs sont conçus pour permettre une interaction directe avec les humains. Contrairement aux robots industriels, ils travaillent de concert avec l’humain, simultanément et sur le même objet. Par exemple, un robot collaboratif peut tenir un objet au-dessus d’un poste de travail, mais aussi le faire pivoter à la guise de l’opérateur, permettant ainsi d’effectuer une inspection visuelle voire d’affiner le travail réalisé sur l’objet, si nécessaire. Généralement, les robots collaboratifs sont fixés à un poste de travail et, tout comme les robots industriels, sont commandés par une unité centrale.

Les défis de l’interaction homme-robot

Il ne peut y avoir de robots sans humains, et la problématique principale en matière d’interaction hommerobot, c’est avant tout la sécurité. Comment prévenir les collisions ou les accidents tout en continuant de travailler côte à côte ? Les défis à relever diffèrent selon les types de robots.

Les robots industriels sont conçus pour remplir les tâches qui leur sont assignées avec diligence et précision. Par exemple, un bras robotique ne comprend aucune fonctionnalité permettant d’appréhender l’environnement de la machine : il reçoit un signal, et son moteur exécute la commande. Le bras évolue alors selon des positions préprogrammées, même si un objet lui barre la route. Donc, pour prévenir les accidents, les robots industriels opèrent généralement dans un environnement protégé. Souvent, ils sont entourés de barrières lumineuses dont les sorties sont raccordées à l’armoire de commande. Le système peut alors détecter un éventuel franchissement des faisceaux de la barrière lumineuse et, le cas échéant, arrêter la machine. Il est également possible d’installer une barrière physique, à savoir un protecteur, autour du bras robotique et de surveiller le verrouillage du protecteur pour se prémunir contre les mouvements mécaniques dangereux.

Les robots utilisés en logistique évoluent souvent dans des environnements où les humains sont susceptibles d’intervenir. En plus de la localisation et de la cartographie, ces machines doivent donc être capables de détecter les intervenants humains grâce, par exemple, à des capteurs à ultrasons, à infrarouge ou encore à des capteurs LIDAR. Outre les différents capteurs de collision, un capteur supplémentaire de secours assure l’arrêt immédiat du robot en cas de contact direct. Si le robot heurte un objet pendant son déplacement, un commutateur mécanique logé dans le robot déclenche l’arrêt de la machine. Le robot reste alors à l’arrêt jusqu’à la remise en marche manuelle par un opérateur. Ce dispositif permet d’assurer l’arrêt du robot même si les capteurs de collision électroniques sont défaillants.

Les interactions entre les humains et les robots collaboratifs sont les plus complexes. Il convient notamment de s’assurer que les capteurs intégrés arrêtent le bras robotique immédiatement en cas de collision avec un humain ou tout autre objet. En cas de défaillance d’un capteur ou du circuit imprimé auquel il est raccordé, le robot est également arrêté. Ainsi, les fabricants de robots doivent mettre en oeuvre des configurations redondantes dans les systèmes robotisés afin de détecter rapidement les risques de collision et de les prévenir.

J’espère que ce billet vous aura permis de lever toute inquiétude concernant l’interaction homme-robot, et que vous êtes désormais prêts à l’avènement des robots.

Démonstration du système FRANKA au salon electronica

À l’occasion du salon electronica, TI a présenté le bras robotique industriel FRANKA EMIKA, donnant ainsi un avant-goût de l’avenir de la robotique, où les machines accompliront les tâches simples réalisées par les techniciens sur les sites de production.

Consultez YouTube pour voir une présentation de ce robot équipé de circuits intégrés TI. Dans une vidéo, Greg Peake présente le bras robotique lors du salon electronica.

http://www.ti.com/

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