Un acheteur qui compare deux devis lit d'un côté robot industriel, de l'autre cobot, et en déduit qu'il choisit entre deux familles de machines. La réalité technique est plus intéressante et un peu contre-intuitive : la différence ne se situe pas d'abord dans le bras, elle se situe dans la manière dont l'espace de travail est partagé.
Ce que dit la définition de référence
Un robot, au sens de la norme NF EN ISO 10218-1, est un bras manipulateur programmable destiné à des applications multiples, évoluant sur au moins trois axes, fixe ou mobile. Utilisé en environnement industriel, il devient un robot industriel.
Un robot collaboratif est un robot énergisé, autonome, intégré dans une cellule robotique pour travailler à proximité des opérateurs ou en relation directe avec eux. Le terme technique qui décrit cette situation est la coactivité, et il implique la suppression totale ou partielle des barrières physiques entre l'humain et la machine.
La formulation la plus utile est celle que l' INRS donne dans sa foire aux questions : en réalité, c'est l'application qui est collaborative ou non, pas le robot. Un bras vendu comme cobot placé derrière un grillage, sans que personne n'entre pendant le cycle, produit une application classique. Un bras industriel dont l'espace est surveillé par un scrutateur qui ralentit puis arrête le mouvement à l'approche d'un opérateur produit une application collaborative.
Trois formes d'interaction, pas une
La coactivité se décline en trois configurations, et les confondre conduit à surdimensionner ou sous-dimensionner les protections.
Dans le partage d'espace de travail, l'humain et le robot réalisent des tâches distinctes dans un même environnement. Ils se croisent sans coopérer.
Dans la collaboration directe, les deux travaillent simultanément à une tâche commune. C'est le cas d'un opérateur qui présente une pièce que le robot assemble.
Dans la collaboration indirecte, ils travaillent à tour de rôle sur la même tâche. Le robot dépose, l'opérateur reprend, le robot termine.
Ces trois configurations n'appellent pas les mêmes principes techniques ni les mêmes distances.
Ce qui distingue physiquement les deux familles
Les différences matérielles existent, et elles ont leur importance pratique.
Un bras conçu pour la collaboration présente des formes arrondies, sans angle vif ni zone de cisaillement entre segments. Ses articulations intègrent une mesure de couple qui permet de détecter un contact anormal et d'interrompre le mouvement. Sa carrosserie peut porter une peau sensible.
Ses performances nominales sont en contrepartie plus modestes. Les vitesses admissibles en présence humaine sont limitées, les charges utiles restent généralement inférieures à celles d'un bras industriel de même encombrement, et la répétabilité peut être légèrement moins bonne.
Un bras industriel classique privilégie la vitesse, la charge et la rigidité. Il travaille derrière une protection périmétrique, et cette protection lui permet d'exploiter ses performances.
Le préjugé de la programmation facile
L'argument de la programmation par apprentissage, où l'on guide le bras à la main pour lui enseigner une trajectoire, est réel mais souvent surinterprété.
Cette méthode fonctionne remarquablement pour des trajectoires simples et des séquences courtes. Elle atteint vite ses limites dès qu'il faut gérer des conditions, des reprises sur défaut, un dialogue avec une machine voisine ou une variation de pièce.
La mise en service d'une application collaborative demande donc les mêmes compétences que celle d'une application classique, avec en plus la maîtrise des fonctions de sécurité et de leur paramétrage. C'est un travail d'intégration, pas une prise en main.
Le point qui décide de l'investissement
Le critère utile n'est pas le type de bras mais la question suivante : y a-t-il une raison de production pour qu'un humain se trouve dans l'espace du robot pendant qu'il travaille.
Si la réponse est non, la solution périmétrique classique reste la plus performante et souvent la moins chère. Elle autorise les vitesses pleines et n'impose pas de fonctions de surveillance coûteuses.
Si la réponse est oui, parce que l'opérateur alimente en continu, parce que la pièce doit être présentée à la main, ou parce que la place manque pour une enceinte, alors l'application collaborative se justifie, et il faut en accepter les conséquences en cadence.
Une troisième situation existe, plus fréquente qu'on ne le croit : la réponse est non, mais l'espace disponible ne permet pas d'installer une enceinte. La solution collaborative devient alors un choix d'implantation, pas un choix ergonomique. Ce raisonnement mérite d'être écrit dans le dossier, parce qu'il change les priorités de conception.
Le cas des robots d'assistance physique
Une troisième catégorie complète le paysage et se confond souvent avec les deux premières.
Un robot d'assistance physique apporte une aide directe à l'opérateur. Lorsqu'il s'agit d'un bras robot industriel piloté à la main, il est considéré comme un robot industriel collaboratif et relève des exigences de sécurité d'une machine.
Lorsqu'il s'agit d'un dispositif muni d'un système de contention qui entoure tout ou partie du corps, il relève d'une autre catégorie : le robot d'assistance physique avec contention, autrement dit l'exosquelette robotisé. Les règles applicables et les questions d'évaluation qu'il pose ne sont pas les mêmes.
Les questions à poser à un fournisseur
Un argumentaire commercial autour de la collaboration se vérifie en quatre questions, dont les réponses figurent rarement dans une plaquette.
Quelles fonctions de sécurité sont intégrées au bras, et lesquelles devront être ajoutées au niveau de l'application. La distinction entre les deux est le cœur du sujet.
Quel niveau de performance est atteint par ces fonctions, et sur quel référentiel. Une fonction de sécurité s'évalue, elle ne se déclare pas.
Quelle est la vitesse admissible en présence d'un opérateur, et quelle cadence en découle réellement pour l'application envisagée. L'écart avec la vitesse nominale est souvent important.
Qui réalise l'analyse de risque de l'application, et qui signe la déclaration de conformité de l'ensemble. Si la réponse est que le client s'en charge, le budget et les compétences doivent en tenir compte.
Le cas des robots d'assistance physique
Une troisième catégorie complète le paysage et se confond souvent avec les deux premières.
Un robot d'assistance physique apporte une aide directe à l'opérateur. Lorsqu'il s'agit d'un bras robot industriel piloté à la main, il est considéré comme un robot industriel collaboratif et relève des exigences de sécurité d'une machine.
Lorsqu'il s'agit d'un dispositif muni d'un système de contention qui entoure tout ou partie du corps, il relève d'une autre catégorie, celle du robot d'assistance physique avec contention, autrement dit l'exosquelette robotisé. Les règles applicables et les questions d'évaluation qu'il pose ne sont pas les mêmes, et il ne se traite pas comme un équipement de production ordinaire.
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