Disponible depuis maintenant une dizaine d'années sur le marché, le robot collaboratif a tracé sa route dans l'industrie. Considéré au départ comme un gadget,celui que l'on appelle aussi cobot n'a pas tardé à séduire par sa capacité à fonctionner sans cage de protection dans le même espace de travail que l'homme. Une véritable révolution en soi dans la mesure où la robotique industrielle avait justement tout fait jusqu'ici pour que l'homme et la machine ne se côtoient pas de près, par mesure de sécurité. Le potentiel des cobots n'a pas échappé longtemps aux ténors de la robotique industrielle traditionnelle.Après une période de quatre ou cinq ans où la cobotique était exclusivement l'affaire de sociétés spécialisées ou de start-up, à l'image d'un Universal Robots qui a lancé ses premiers modèles en 2009-2010, force est de constater que quasiment tous les grands noms de la robotique industrielle proposent aujourd'hui à leurs catalogues une offre en cobots ( voir Mesures n° 909, p.48 ). C'est le cas du Yumi d'ABB, de la gamme CR de Fanuc, de la famille LBR iiwa de Kuka, du Melfa de Mitsubishi Electric, de la série TX2 de Stäubli ou bien encore du HC10 de Yaskawa, pour ne citer que ces quelques exemples. Il faut dire que la cobotique, aujourd'hui régie par des normes spécifiques (TS 15066 et ISO-10218-1, notamment), a commencé à trouver sa place dans l'industrie. En premier lieu dans la production automobile qui fait figure de pionnière en la matière, mais également dans l'assemblage électronique, l'agroalimentaire, la logistique, la pharmaceutique, la cosmétique, la petite mécanique de précision, le dévracage, etc. Bref, le potentiel des cobots est important, d'autant que nous n'en sommes encore qu'au début de l'histoire de la cobotique qui constituera, à n'en point douter, un axe de développement important de la robotique dans les années à venir.

Le cobot se positionnant en complément de la robotique traditionnelle et non pas en substitut, il offre aux spécialistes de la robotique industrielle un complément de gamme idéal qui leur servira de relais de croissance dans les années à venir.

La cobotique, un marché dynamique

De plus, le cobot se positionnant en complément de la robotique traditionnelle et non pas en substitut (la capacité de charge, la portée et la vitesse maximale d'un cobot sont sans commune mesure avec celles d'un robot industriel conventionnel), il offre aux spécialistes de la robotiqueindustrielle un complément de gamme idéal qu'ils n'avaient pas encore exploré jusque-là et qui leur servira de relais de croissance dans les années à venir. Ce dynamisme du marché de la cobotique, le cabinet d'études Research and Markets l'a traduit en chiffres dans un récent rapport prévoyant que les revenus de 710 millions de dollars générés en 2018 par ce secteur devraient passer à 12,3 milliards de dollars en 2025, suivant un taux de croissance annuel composé (CAGR) de plus de 50 % (50,31 % exactement) ! L'analyse de Research and Markets révèle par ailleurs que les secteurs de l'automobile, de l'électronique et de la transformation des métaux s'octroient la plus grande part du marché des cobots.

Des incitations pour les PME

Les raisons de ce dynamisme sont mul-tiples, à commencer par la capacité in-trinsèque des cobots à collaborer avec l'homme de manière sécurisée, ce qui favorise leur déploiement en ouvrant la voie à des applications qu'il était difficile d'imaginer avec un robot industriel traditionnel. Mais les atouts des cobots ne s'arrêtent pas là, loin s'en faut. L'un d'entre eux réside dans les coûts de propriété relativement réduits (quelques dizaines de milliers d'euros en entrée de gamme), permettant un retour sur investissement rapide. L'adoption de plus en plus importante des cobots par les PME industrielles qui, pour la plupart, découvrent la robotique industrielle par le biais de ces petits robots bon marché, tend à montrer que la robotique à la portée de toutes les entreprises devient petit à petit une réalité. En France, cette tendance est appuyée par les différentes initiatives mises en place par les organisations professionnelles,à l'image du Symop ou de la Fim, pour promouvoir la cobotique auprès des industriels français, grands ou petits, ainsi que par le bon signal envoyé par les pouvoirs publics. En janvier dernier, le gouvernement a ainsi mis en place pour deux ans un nouveau dispositif de suramortissement exclusivement réservé aux PME industrielles –en clair, les entreprises de moins de 250 salariés et réalisant un chiffre d'affaires de moins de 50 millions d'euros – afin qu'elles puissent plus facilement réaliser des investissements dans les domaines de la robotique –donc de la cobotique– et de la transformation numérique. La cobotique est d'ailleurs l'une des nombreuses composantes de l'industrie du futur et bénéficie aussi, à ce titre, de son déploiement progressif. En dotant les cobots de fonctionnalités inédites, les nouvelles technologies contribuent aussi largement à leur développement et à leur déploiement, en particulier avec les progrès des capteurs et de la vision industrielle 3D et avec l'intégration de l'intelligence artificielle. Par exemple, Universal Robots a doté sa dernière génération de cobots –ceux rassemblés sous la gamme nommée e-Series (UR3e, UR5e et UR10e)– d'un capteur de force et de couple qui permet au cobot de «ressentir» la force qu'il applique lors d'une manipulation. Couplée à une précision accrue, l'intégration d'un tel capteur permet au cobot de réaliser des actions inédites, comme insérer des composants électroniques de manière sûre et fiable sur une carte, ou bien encore brancher une clé USB dans le port d'un PC portable sans endommager les zones de contact. Pour ce faire, le cobot modifie finement sa position en fonction de la force et du couple qu'il «ressent» au fur et à me-sure de l'insertion du connecteur ou de la clé USB dans son réceptacle, afin d'optimiser la manipulation. Cette série cible ici clairement la production électronique.

Selon un récent rapport de Research and Markets, le marché de la cobotique devrait passer de 710 millions de dollars en 2018 à plus de 12,3 milliards de dollars en 2025, soit une croissance annuelle moyenne de plus de 50 % !

Facilité d'utilisation : une vraie rupture

Mais ce qui a peut-être marqué la plus grande rupture entre la cobotique et la robotique industrielle conventionnelle, c'est la rapidité d'intégration du cobot dans un process industriel et, surtout, sa facilité d'utilisation. Un peu à la manière dont Apple a révolutionné la téléphonie mobile avec l'invention des smartphones et de leur interface utilisateur tellement intuitive qu'un enfant âgé de 5 ans peut l'utiliser sans aucun problème, certains acteurs de la cobotique ont très tôt pris le parti de simplifier au maximum l'interface utilisateur de leurs produits et de la rendre la plus intuitive possible, de sorte qu'un non-initié à la robotique puisse s'en servir. L'objectif étant ici de faciliter la pro-grammation des cobots pour en démocratiser l'usage, en particulier dans les PME industrielles qui ne possèdent pas forcément d'expert roboticien en interne. Cette nouveauté a tellement marqué les esprits qu'elle commence à être appliquée par les ténors de la robotique industrielle, comme on a pu le découvrir sur le stand de Fanuc lors du dernier salon Global Industrie qui s'est déroulé en mars dernier à Lyon ( voir Mesures n°915 ). Le roboticien japonais a ainsi développé trois nouveaux modes de programmation de ses robots industriels permettant à un quasi-néophyte de traduire facilement une action simple en code robotique et de programmer certaines fonctions simples d'un robot industriel Fanuc. Le premier nouveau mode de programmation proposé par Fanuc est basé sur des tutoriels fournis sur son interface robot iPendant Touch, reliée aux contrôleurs R30iB Plus et R30iB Mate Plus. Ces «tutos», qui décomposent et traduisent en langage courant les séquences de programmation, permettent à un non-initié de créer ou d'exécuter des tâches simples en seulement 30 minutes, l'opérateur n'ayant qu'à se laisser guider en répondant aux questions et en effectuant les instructions affichées à l'écran. Le deuxième mode de programmation est un mode graphique grâce à l'écran tactile de l'interface iPendant Touch de dernière génération. Ce mode permet de créer une trajectoire du robot en décrivant, d'un simple glissement de doigt, le mouvement à effectuer en faisant bouger la représentation graphique du robot sur l'écran tactile et en l'enregistrant. Enfin, le troisième mode de programmation proposé par Fanuc est basé sur un apprentissage manuel des trajectoires, une fonctionnalité qui n'était jusqu'ici disponible que sur les cobots et qui est donc aujourd'hui intégrée sur les robots industriels de Fanuc jusqu'à 700kg de charge utile. Dans ce mode dit Hand Guidance , le bras du robot peut être déplacé à la main et la trajectoire enregistrée soit de manière séquentielle (sélection de points) soit de manière dynamique (ensemble du mouvement).

En proposant des interfaces simples et intuitives pour faciliter la programmation de leurs produits, les fabricants de cobots participent à la démocratisation de la robotique, en particulier dans les PME qui, bien souvent, ne possèdent pas de roboticien en interne.

Le robot traditionnel est lui aussi collaboratif

L'empreinte des cobots sur la robotique est telle que même le gros robot industriel devient de plus en plus collaboratif. C'est ainsi qu'ABB a dévoilé lui aussi à Global Industrie Lyon, la dernière génération de SafeMove 2, son logiciel de surveillance de robots certifié pour la sécurité qui permet aux utilisateurs de travailler en toute sécurité, aux côtés de robotsABB avec des charges utiles allant jusqu'à 800kg, et cela sans compromettre la productivité! Avec à la clé le gros avantage qu'il n'est plus nécessaire de stopper la cellule robotisée dès qu'un opérateur doit intervenir à proximité. SafeMove 2 permet ainsi aux robots et aux opérateurs de travailler de manière plus collaborative et plus étroite en limi-tant le mouvement des robots à ce qui est précisément nécessaire pour une application donnée. ABB affirme que SafeMove 2 assure également un niveau optimal de collaboration et de flexibilité pour les applications à vitesse et débit plus élevés, qui nécessitent généralement des niveaux de sécurité plus complexes.Au final, le flux de travail au sein de l'atelier est amélioré sans compromettre la sécurité des opérateurs.

Des outils et des services très innovants

À la lumière de ces deux exemples frappants, on peut légitimement se demander jusqu'où va aller l'influence de la cobotique sur la robotique industrielle traditionnelle. Car les acteurs de la cobotique ne manquent pas d'idées pour proposer de nouveaux outils et/ou de nouveaux services pour simplifier la vie de leurs clients et démocratiser autant que faire se peut les robots collaboratifs. À commencer par Universal Robots. Celui qui est l'un des pionniers de la cobotique a ainsi ouvert en 2017 une académie en ligne proposant des formations gratuites et ouvertes à tous pour apprendre à programmer ses cobots.Cette initiative peu commune dans le monde de l'industrie est en fait un investissement de long terme. « Nous allons connaître, dans l'industrie de fabrication, une pénurie de compétences qu'il va falloir combler par tous les moyens. Faciliter l'acquisition des connaissances et l'accès à nos robots constitue un pas important dans ce sens », précisait à l'époque Esben Ostergaard, l'un des cofondateurs d'Universal Robots.

Fort du succès de cette académie en ligne, et pour aller encore plus loin, Universal Robots a parallèlement développé tout un réseau de centres de formation agréés (ATC pour Authorized Training Centers ).Adressés à tous les utilisateurs de robots, quelle que soit leur expérience, ces centres proposent un apprentissage avant tout pratique et offrent l'opportunité de s'entraîner sur des applications réelles. Dispensé par des formateurs certifiés, le programme est délivré dans des centres gérés par le fabricant ou par des partenaires de son réseau mondial. Au total, Universal Robots devrait compter une cinquantaine de centres opérationnels à travers le monde d'ici fin 2019.

Du côté des outils, Universal Robots propose également depuis peu, Application Builder, un logiciel qui facilite la configuration et le déploiement d'un poste de travail de cobotique en tenant compte des exigences de coût et de rendement.Application Builder permet de modéliser un poste de travail pour en tester, à l'aide de la réalité augmentée, la viabilité au sein de l'entreprise. « Cette visualisation dans l'espace d'un poste de travail est une vraie innovation pour les entreprises ayant un projet d'automatisation encore au stade de la réflexion », argumente Vincent Chavy, responsable du marketing pour la région Europe du Sud et MEA chez Universal Robots. Ce nouvel outil en ligne guide le client étape par étape pour choisir le robot et les accessoires de bout de bras appropriés, tout en répondant aux exigences de coût et de rendement. Il aide à interfacer le contrôleur du robot avec d'autres équipements et apprend à programmer des tâches spécifiques, telles que la définition de force et de couple pour le vissage ou la configuration d'empilage de palettes. Application Builder est d'ores et déjà disponible pour trois applications de robotique collaborative, à savoir le chargement de machine, l'assemblage et l'emballage, mais d'autres sont à venir.

Une agence de recrutement de cobots !

Mais Universal Robots n'a pas le monopole de l'innovation en matière d'outils et de services dans le domaine de la cobotique. Créée en 2015, la start-up française MIP Robotics, qui propose ses propres cobots, vient ainsi de créer la première agence de «recrutement» de cobots. L'Agence Cobot – c'est son nom– a pour but d'accompagner les entreprises dans leur transition numérique en trouvant les meilleures solutions pour automatiser facilement les tâches manuelles en intégrant les spécificités et les objectifs de chaque entreprise. L'idée est de répondre aux deux questions de fond: comment trouver le cobot qui convient? Quelles sont les solutions pour les petites structures qui n'ont pas de gros budgets? En pratique, il suffit de remplir un formulaire rapide pour préciser ses besoins ou de solliciter un premier rendez-vous gratuit. En quelques minutes, l'Agence Cobot met alors en œuvre sa méthodologie d'analyse des contraintes pour identifier la meilleure solution. « L'investissement initial,toujours abordable,est rapidement amorti puisque l'automatisation permet de booster l'attractivité du poste et de motiver les salariés, d'en finir avec les tâches pénibles ou répétitives et chronophages,d'améliorer la qualité du travail effectué et de réduire les coûts de nonqualité,de diminuer les risques au travail grâce à un environnement de travail sécurisé et autonome »,indique-t-on chez MIP Robotics, dont le credo est de rendre la cobotique accessible à tous.

La large palette de services et d'outils proposés par les acteurs de la cobotique concourent au succès des cobots dans l'industrie, au point que les fabricants de robots industriels conventionnels s'en inspirent pour leur dernière génération de produits.

En plus des nouvelles possibilités de financement dont il est possible de bénéficier dans le cadre du déploiement de l'industrie 4.0 ( voir notre article en page 26 de ce numéro ), le concept de Robot as a service (RaaS) fait également son chemin dans le domaine de la cobotique et de la robotique mobile autonome (AMR). MiR ( Mobile Industrial Robots ), le spécialiste des AMR, vient par exemple de lancer MiR Finance, un programme de location RaaS. Ce dispositif offre aux entreprises de toute taille –de la petite start-up à la multinationale– la possibilité de déployer des solutions de robotique collaborative dans leurs entreprises avec peu (voire pas) de coûts initiaux d'installation et des loyers mensuels peu élevés. De quoi lever les freins à l'investissement grâce à un retour sur investissement (ROI) quasi immédiat. Le coût d'une location dépend de nombreux paramètres (type de robots,choix du «top module», durée de location, etc.), mais la société l'évalue au minimum à 3,58 euros de l'heure (soit 575 euros par mois) pour la location d'un robot MiR100 sur 48 mois, pour une opération de transport allant jusqu'à 160 heures. « L'investissement dans un robot mobile autonome sous un mode “Robot as a Service” (RaaS) va contribuer à introduire l'automatisation sous forme de projets de robotique à de nouveaux marchés qui, autrement, n'auraient peut-être pas été capables d'investir dans cette technologie », indique John Santagate, analyste chez le cabinet d'études IDC et auteur d'un rapport sur le sujet. Des efforts sont également réalisés pour faciliter l'adaptation des multiples accessoires (préhenseurs, capteurs, caméras, etc.) dont peuvent être équipés les bras des cobots. Le fabricant d'accessoires et d'outils pour bras de robots OnRobot a ainsi lancé il y a quelques mois un kit de conversion de signaux permettant d'adapter directement ses préhenseurs aux bras de robots de différents constructeurs, que ce soit des cobots ou des robots industriels conventionnels (Kuka, Fanuc, Yaskawa, Kawasaki, Doosan, Nachi et Techman). Nommé Digital I/O Converter, ce kit de conversion répond ainsi aux problèmes de compatibilité des signaux d'entrées/ sorties souvent rencontrés lors de l'intégration d'outils au bout des bras de robots de constructeurs différents. « Il s'agit d'un pas de plus pour faciliter et accélérer le déploiement d'applications de robotique collaborative », justifie Enrico Krog Iversen, p-dg d'OnRobot, rappelant au passage que « la cobotique est le segment de l'automatisation industrielle qui connaît la plus forte croissance » et que « ce marché devrait être décuplé d'ici à 2025 ».