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Quand l’homme et le robot...

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Grâce aux nouvelles possibilités de numérisation, la collaboration entre homme et robot s’intensifie dans l’Industrie 4.0. À la BFH, en partenariat avec des industriels, les étudiant-e-s et les professeur-e-s examinent, dans le cadre de projets de recherche, les domaines de l’industrie du bois pour lesquels la robotique collaborative peut être utilisée efficacement.

Le robot collaboratif «Timo» interagit avec les personnes sans dispositif de protection.

Dans les processus de production et de fabrication, les termes «automatisation», «coopération» et «collaboration» sont bien distincts. L’automatisation, telle qu’elle est connue dans l’industrie automobile, repose sur une séparation physique entre l’humain et le robot. Elle permet des vitesses de production élevées et garantit une grande fiabilité du processus. En revanche, la «coopération» n’induit pas de séparation physique entre l’humain et le robot, mais le concept requiert un espace relativement important entre les deux en raison des dispositifs de protection et des zones de sécurité nécessaires. Quant à la robotique collaborative, elle repose sur une interaction entre humains et robots sans dispositif de protection. «Dans les processus collaboratifs, l’homme intervient là où cela a du sens», explique Eduard Bachmann, directeur du Domaine de compétences Fabrication numérique à la BFH et professeur d’automation et de robotique. «Par exemple, quand il s’agit de prendre des décisions ou de réagir en cas d’incidents particuliers.» Le robot collaboratif permet aux personnes de travailler plus efficacement, car il les soulage de certaines tâches répétitives. «Cela augmente la vitesse de production et conduit finalement à réduire les couts de production.»

La sécurité comme exigence de base
De telles installations collaboratives de fabrication offrent un haut degré de flexibilité et nécessitent peu de place. Il y a cependant des limites, selon Bachmann. «Actuellement, les robots collaboratifs ne peuvent être utilisés que pour de petits objets, et ils n’atteignent pas encore de hautes performances. Le premier critère consiste à faire en sorte que les robots ne blessent personne, ce qui limite le rythme de production.» La directive légale concernant la sécurité avec les robots collaboratifs est la spécification technique ISO/TS 15066: 2016. Elle complète les normes ISO 10218-1 et ISO 10218-2, qui définissent les exigences de sécurité pour les robots industriels. Elle stipule, par exemple, que la pression maximale d’une collision entre une personne et un robot doit être équivalente à 200 grammes. C’est la raison pour laquelle les robots collaboratifs sont équipés de capteurs, qui leur permettent de réagir aux mouvements et aux collisions imminentes. L’Institut de l’économie numérique de la construction et du bois de la BFH examine actuellement pour quel type de travaux et quels processus la robotique collaborative peut se révéler utile. «L’industrie horlogère et la technologie médicale sont déjà bien avancées sur ce point. En revanche, l’industrie du bois en est à ses débuts, car elle manipule et produit le plus souvent des pièces relativement grandes», explique Bachmann. Depuis le début de l’année, le Parc technologique de la BFH à Bienne comprend le CR35iA, le plus grand robot collaboratif actuellement sur le marché. Il se distingue par sa couleur verte, ses six axes et une portée de 1,81 mètre. Il a été conçu par la société Fanuc pour la fourniture et l’évacuation de matériel (Pick and Place), pour l’emballage ou l’assistanat de production. Il a l’avantage de pouvoir soulever des pièces pesant jusqu’à 35 kilos.



Timo assemble des tiroirs
Le robot vert a été baptisé «Timo» par les étudiant-e-s et les professeur-e-s. Il est décoré d’une étiquette bien visible portant son prénom manuscrit. Ce n’est pas le seul point qui trahit son importance pour la BFH. Il joue également un rôle central dans les projets de recherche sur la robotique collaborative. Les étudiant-e-s apprennent à le programmer pour des tâches spécifiques. En parallèle, des études envisagent des systèmes ou des chaines de production complètement robotisés. «Timo est impliqué par exemple dans les processus d’assemblage de meubles, notamment des tiroirs», explique Eduard Bachmann. En collaboration avec ses partenaires économiques, l’équipe d’experts BFH développe également des solutions pour l’utilisation de robots collaboratifs dans le cadre de tâches spécifiques à l’industrie du bois. C’est grâce à de tels partenariats que la BFH s’assure que ses recherches évoluent au rythme de l’économie. Comme exemple positif, Eduard Bachmann mentionne la coopération avec la société Fanuc qui se révèle bénéfique aux deux partenaires.

L’individualité exige de la flexibilité
Dans l’industrie du bois, qui doit produire de façon plus individualisée que d’autres industries, du fait d’un matériau organique aux propriétés variables, l’automatisation demande une grande flexibilité. «C’est là que réside l’intérêt de la robotique collaborative», souligne Bachmann. «À la BFH, nous avons acquis, ces dernières années, un grand savoir-faire qui nous permet de répondre aux exigences spécifiques du matériau bois en robotique.»
Bachmann prévoit que le champ d’application de la robotique collaborative va s’intensifier dans l’industrie du bois dans les cinq à six prochaines années, et ce grâce à la recherche. «L’automatisation conventionnelle n’est aujourd’hui pas vraiment possible pour les entreprises du bois, car de nombreux processus, qui requièrent une grande flexibilité, ne peuvent pas être automatisés de façon rentable.» Il s’attend aussi à ce que les produits de l’industrie du bois évoluent et deviennent compatibles avec l’automation. «C’est pourquoi, dit le professeur d’automation et de robotique, la robotique collaborative a un potentiel d’avenir pour l’automatisation dans ce secteur.»

De collaborative, la robotique deviendra mobile
En fait, la robotique collaborative ne représente qu’un des domaines de développement innovateurs dans l’Industrie 4.0. Très prochainement déjà, la production sera confrontée à de nouveaux défis. «La robotique mobile prendra de l’importance dans un proche avenir», explique Eduard Bachmann. «Et avec l’intelligence artificielle, une autre étape du développement est imminente.»