La sécurité est une caractéristique clé des robots collaboratifs sur le sol de fabrication.

Si vous travaillez dans une usine ou dans un entrepôt, vous avez probablement un robot comme collègue.

À mesure que les environnements de fabrication continuent d'évoluer grâce aux efforts de transformation de l'Industrie 4.0, associés à l'expansion de l'innovation dans l'ensemble de la chaîne d'approvisionnement et dans les installations de distribution, l'utilisation de la robotique automatisée croît et se diversifie à un rythme rapide. Ils utilisent également de plus en plus le même espace que les employés humains, ce qui soulève de nouvelles préoccupations en matière de sécurité.

La demande de mesures de sécurité accrues combinée à la nécessité pour les robots d'accomplir des tâches plus complexes signifie qu'ils doivent être plus intelligents. Ils doivent également être plus agiles, ce qui nécessite des technologies de vision par ordinateur plus avancées et de contrôle moteur. Et si les personnes, les systèmes et les robots doivent travailler en harmonie efficace, une connectivité robuste est nécessaire pour soutenir une communication rapide et une maintenance prédictive afin de prévenir les problèmes pouvant affecter la sécurité.

Les robots industriels sont en mouvement

Les robots sur le sol de l'usine ne sont pas nouveaux, mais ils ne sont plus séparés de leurs homologues humains. Les avancées dans la fabrication signifient que les espaces de travail pour les personnes et les robots se chevauchent au point qu'ils sont parfois appelés « cobots ».

Dans une usine automobile, les robots sont chargés de l'étiquetage, du soudage, de la manutention, de la peinture, de l'assemblage, de la découpe, et même du versage de substances dangereuses. Dans certaines usines, les robots sont utilisés pour graisser les arbres à cames, remplir les moteurs d'huile, et effectuer des inspections de qualité. Dans d'autres industries, les robots peuvent assembler, emballer et palettiser des produits finis. Que ce soit sur le sol d'une usine ou dans un entrepôt, les robots d'aujourd'hui sont plus mobiles, équipés de composants électroniques tels que la vision par ordinateur et les systèmes AI qui leur permettent de fonctionner de manière autonome et de répondre à une variété de situations. Ils peuvent même inclure des drones déployés dans un entrepôt pour aider à scanner l'inventaire à travers une installation, y compris les zones difficiles d'accès, sans l'aide de lasers ou de marqueurs.

Le principal objectif de l'automatisation robotique dans la fabrication et la distribution est de reprendre les tâches répétitives et pénibles des travailleurs humains, ainsi que celles qui sont intrinsèquement dangereuses. Cependant, l'intégration de robots dans n'importe quel environnement crée des préoccupations en matière de sécurité qui doivent être prises en compte, surtout à mesure que les robots deviennent plus mobiles et collaborent avec les personnes dans des espaces partagés.

La sécurité des robots collaboratifs dépend de la technologie

Alors que les robots industriels continuent d'être largement utilisés dans les entrepôts et sur le sol de l'usine, devenant également plus polyvalents et puissants, la sécurité des robots devient encore plus importante. Chaque fois qu'un travailleur interagit avec un robot ou travaille dans un espace partagé, il existe un risque d'accidents pouvant entraîner des blessures graves, voire mortelles.

Dans certains cas, le robot lui-même peut être isolé des personnes, sauf lorsque les travailleurs doivent interagir avec lui pour des besoins de programmation, de configuration, de test et de maintenance. Chaque système robotique est différent et doit être évalué indépendamment. Par exemple, un robot qui effectue des soudures est soumis à des précautions telles que des rideaux de soudage et des gardes périmétriques verrouillés. Mais différents robots présentent des dangers différents, en particulier ceux qui sont plus mobiles, comme les robots mobiles autonomes (AMR), qui peuvent acheminer des stocks dans un environnement d'entrepôt. C'est là que le trafic des personnes et le trafic des robots commencent à se chevaucher, surtout si le robot peut naviguer entre les emplacements sans piste dédiée.

La capacité d'un robot à naviguer de manière autonome dans un environnement dépend des cartes, des capacités informatiques embarquées et des capteurs, qui peuvent également contribuer à garantir la sécurité. Un excellent exemple de robot qui se déplace parmi les humains tout en travaillant et qui doit être géré d'un point de vue sécurité est un véhicule guidé autonome (AGV), qui transporte des produits et des matériaux depuis divers emplacements au sein d'une usine ou d'un entrepôt. Ces AGV peuvent effectuer des tâches à proximité des personnes sans compromettre leur sécurité, même en déplaçant des objets dangereux et lourds dans un environnement dynamique.

Aujourd'hui, il existe quatre modes de collaboration pour les robots dans un espace partagé. Le premier mode a des limites claires dans la mesure où les dispositifs de détection, généralement des écrans lumineux ou des scanners laser ou des tapis de sol, veillent à ce que les robots et les humains ne partagent jamais le même espace en même temps, coordonnés par un système de sécurité s'appuyant sur ces capteurs. Une forme de collaboration beaucoup moins courante est celle où un bras robotique entre dans ce qu'on appelle un "état de flottement", permettant d'être saisi et guidé.

Un troisième mode collaboratif, défini par l'ISO 10218, est une version plus sophistiquée du premier mode. Connu sous le nom de surveillance de la vitesse et de la séparation, la position et la vitesse du robot sont modulées en fonction de sa proximité avec une personne. Ici, il peut même s'arrêter sous surveillance de sécurité lorsqu'il se rapproche trop d'un travailleur humain. Un quatrième mode collaboratif est encore en cours d'émergence. Comme le troisième, il utilise la modulation, mais dans ce cas, le robot est programmé pour limiter la force et la puissance lorsqu'il rencontre accidentellement un travailleur humain. Il est guidé par l'ISO TS 15066, qui définit des dizaines d'endroits divers sur le corps humain, et les limites de la douleur sur le corps pour déterminer la force pouvant être appliquée.

Alors que les capteurs jouent un rôle important dans le guidage des robots collaboratifs dans des environnements où les personnes sont proches, les logiciels qui limitent les mouvements des robots à ce qui est nécessaire pour une fonction spécifique jouent également un rôle en aidant à définir et à régler des vitesses de robot sûres. Plutôt que de simplement ordonner à un robot de s'arrêter complètement lorsqu'une personne s'approche, il peut être ralenti, ce qui augmente la productivité tout en maintenant la sécurité. Les logiciels prennent également en charge les vérifications de maintenance comme la fiabilité des freins et plus encore.

Des usines plus intelligentes nécessitent des robots plus sûrs et plus intelligents

Alors que les robots collaboratifs deviennent plus courants dans les environnements de production, ils travaillent maintenant plus étroitement avec les personnes pour soutenir une automatisation plus avancée. Cela est soutenu en partie par l'intelligence artificielle (IA) basée sur le réseau sans fil. Capgemini Research Institute estime que les "usines intelligentes" alimentées par la 5G généreront entre 1,5 et 2,2 billions de dollars pour l'économie mondiale d'ici 2023, et que les réseaux 5G fourniront aux équipements et dispositifs robotiques une connectivité à plus grande bande passante et à plus faible latence à Internet, ainsi qu'à d'autres dispositifs connectés et au cloud également. Le sans fil 5G permettra des robots plus mobiles et collaboratifs car ils n'auront plus besoin d'être branchés sur des ordinateurs pour les mises à jour et la reconfiguration.

L'avenir de la sécurité en usine pourrait également être soutenu par les robots eux-mêmes. L'année dernière, Hyundai Motor Group a lancé un "Factory Safety Service Robot" en collaboration avec Boston Dynamics pour soutenir la sécurité sur site. Équipé d'une IA, d'une navigation autonome, d'une caméra thermique intégrée et de LiDAR 3D, ainsi que de technologies de téléopération, le robot permet au personnel de bureau d'observer et de surveiller à distance les zones industrielles, de détecter les dangers et d'envoyer des alertes aux responsables.

Ceci est juste un autre exemple parfait de l'évolution continue de l'environnement manufacturier moderne.