Des kits scolaires aux robots industriels professionnels
Plus de 2,7 millions de robots travaillent actuellement dans des usines dans le monde entier. Le chiffre le plus élevé à ce jour, selon la Fédération Internationale de Robotique (IFR). Les robots à bras articulés représentent la plus grande part des robots industriels traditionnels. Ces bras robotisés mobiles rappellent le bras humain ; Ils peuvent effectuer une grande variété de travaux d’une manière tout aussi polyvalente. Les bras robotisés soulèvent sans effort des composants lourds, aident à la production et à l’assemblage ou palettisent les marchandises. La demande d’utilisation de bras robotisés augmente également dans les industries pharmaceutiques et cosmétiques, où ils ne sont pas seulement utilisés en production, mais aussi en laboratoire. Parce qu’ils offrent l’avantage de systèmes pouvant être rapidement adaptés à l’évolution des besoins. Cela permet aux entreprises de réagir de manière flexible aux changements de la demande et aux tailles de lots toujours plus petites.
Ce tutoriel offre un aperçu de ce qui est possible et utile avec les robots d’aujourd’hui, quels critères sont déterminants lors de l’achat et présente quelques best-sellers.
Les potentiels et les avantages sont multiples
Grâce au développement technologique constant, les prix des bras robotisés ont considérablement baissé ces dernières années. Les robots multifonctions sont disponibles à moins de 1 000 euros. Les petites et moyennes entreprises profitent en particulier de cette tendance, car la robotique moderne leur permet désormais d’automatiser même des tâches de fabrication de haute précision de manière rentable. En même temps, il devient de plus en plus facile de mettre en œuvre une robotique professionnelle et de programmer des bras robotisés. Aujourd’hui, vous n’avez pas besoin d’être un expert en programmation pour “former” un robot à faire son travail. Les robots conquièrent de plus en plus de domaines d’application : de la santé à l’agriculture.
Les robots contribuent même à la protection du climat : pour atteindre les objectifs climatiques ambitieux, des énergies renouvelables et des technologies environnementales sont produites à une échelle sans précédent. Selon l’IFR, les composants requis pour cela peuvent être produits efficacement même par les petites et moyennes entreprises grâce à la robotique et à l’automatisation. Il s’agit notamment des piles à combustible pour les voitures à hydrogène, des batteries pour le secteur des transports et des cellules solaires dans le secteur de l’énergie. De plus, les robots modernes fonctionnent de manière écoénergétique et sont utilisés pour réduire directement la consommation d’énergie en production. Grâce à leur travail de précision, moins de rebuts et de produits défectueux sont produits, ce qui a un effet positif sur l’utilisation des ressources et la production.
Les robots quittent l’usine
Alors que les premiers robots étaient installés en permanence et sécurisés derrière des barrières de sécurité, ils effectuaient leur travail avec acharnement, aujourd’hui ils peuvent également se déplacer librement en tant que robots mobiles. Pour cela, les robots industriels sont équipés d’intelligence artificielle, de kits de vision et d’autres systèmes capteurs. Dans un avenir proche, ils agiront en tant qu’assistants mobiles informant les clients lors de leurs achats, livrant des commandes de service de chambre dans les hôtels ou aidant aux tâches de police, par exemple en patrouillant dans les parcs. Des projets pilotes correspondants existent déjà dans le monde entier. Il existe également une forte demande pour les robots de désinfection, les robots logistiques dans les usines et les entrepôts ou les robots pour la livraison des marchandises à la porte d’entrée.
Dans le même temps, l’intégration des postes de travail avec la collaboration homme-robot s’accélère. Les soi-disant cobots travaillent de plus en plus main dans la main avec les humains, sans aucune barrière de protection.
Les robots de service à usage personnel et domestique sont produits pour un marché de masse – les plus gros chiffres de vente sont les robots domestiques. Il s’agit notamment des robots aspirateurs et de nettoyage des sols, des tondeuses à gazon et des robots de divertissement. Rien qu’en 2019, plus de 23 millions de robots de service à usage personnel et domestique ont été vendus dans le monde, selon l’IFR.
En attendant, il existe même des kits de robots bon marché avec lesquels élèves ou étudiants peuvent acquérir leur première expérience dans le domaine de la robotique. Cela signifie que les cours d’informatique, de science, de technologie, d’ingénierie et de maths laissent derrière eux la théorie. L’éducation dès l’âge de quatre ans peut commencer à l’aide de concepts d’apprentissage sans écran. Le degré de complexité peut être augmenté régulièrement et de façon constante jusqu’à des systèmes robotiques très complexes qui naviguent et agissent de manière autonome dans l’espace en utilisant l’intelligence artificielle et des capteurs visuels modernes.
Critères de sélection du bras robotisé
La structure des bras robotisés est basée sur le bras humain. Ils ont un degré élevé de mobilité et de flexibilité – ils peuvent donc être utilisés dans de nombreuses applications, par exemple comme robots de palettisation, de préhension, de test ou de soudage dans l’industrie. Ils sont disponibles dans différentes conceptions. La caractéristique la plus importante est le nombre de degrés de liberté, c’est-à-dire les axes de mouvement. Quatre à six axes sont communs. Afin d’obtenir une plus grande portée, les bras robotisés peuvent également être montés sur un axe linéaire. Les robots à sept axes ressemblent le plus au bras humain. Ils sont si agiles qu’ils peuvent pratiquement atteindre les coins.
Définir la tâche
Quel bras robotique est le bon pour une application donnée dépend de multiples facteurs. Le premier critère important est la tâche qu’il est censé assumer : s’agit-il de manipuler des composants, ou doit-il emballer des produits ou peindre des composants ? Sur la base de cette donnée, les principales fonctions de portée, de capacité de charge et de temps de cycle ou de vitesse ainsi que les degrés de liberté requis pour effectuer le travail peuvent être définis.
Choisissez la bonne gamme
Pour déterminer la longueur de bras requise du bras robotisé, il est nécessaire d’analyser l’application sur site et de prendre en compte différents critères. Il s’agit notamment de questions telles que :
- Faut-il utiliser une seule machine ou un seul poste de travail ou plusieurs ? Comme par exemple pour augmenter l’utilisation du bras robotisé, il peut être placé entre deux (ou plusieurs) machines-outils identiques afin d’en retirer les composants fabriqués par celles-ci.
- Quel est le type d’applications ?
- Dans quelles positions et dans combien de positions le robot doit-il se déplacer pour accomplir ses tâches ?
- Quelle est la distance entre ces positions ?
- Les dimensions des périphériques tels que les étagères, les bandes transporteuses, les réceptacles de produits ou les stations d’alimentation ont-elles déjà été déterminées ?
Les mouvements requis que le bras robotisé doit effectuer avec le composant sont alors déterminés. Par exemple, doit-il être incliné ou tourné de 180 degrés ? Il est également important de savoir si le bras peut se déplacer directement vers la position respective ou s’il doit atteindre un composant. Le résultat de ces considérations conduit au nombre d’axes requis.
Calculer correctement la charge
Lors de l’examen de la charge utile, il convient de s’assurer que non seulement le poids du composant à manipuler est pris en compte, mais également le poids de la pince requise. Il est également important d’analyser la position du centre de masse par rapport à la fixation au bras du robot. Si le centre de gravité est relativement éloigné, il est judicieux de choisir un robot avec une charge utile plus élevée afin de permettre un processus sans problème et dynamique.
Vitesse requise
Une autre étape consiste à déterminer le temps de cycle requis ou souhaité. À quelle vitesse le robot doit-il accomplir sa tâche ? Ceci est particulièrement pertinent si le bras robotisé doit effectuer des étapes de manipulation ou de traitement en conjonction avec une machine. Car alors le temps de traitement de la machine définit le cadre dans lequel le robot doit effectuer son travail.
Un autre déterminant important est la précision de positionnement obtenue par le bras du robot. S’il n’est pas crucial pour les tâches d’emballage, par exemple, il doit être très élevé lorsque le robot place des composants dans des machines-outils.
Programmer ou « former » le bras robotisé ?
Lorsqu’on décide d’acheter un bras robotisé, il faut également prêter attention à la configuration du système. Y a-t-il quelqu’un dans votre propre entreprise qui a une affinité pour la programmation de machines ? Si ce n’est pas le cas, il faut sélectionner un système de robot qui apprend les séquences de mouvement « manuellement » : le bras robotisé est guidé manuellement vers la position respective. Le marché propose également des robots avec un logiciel intuitif pour des applications qui impliquent souvent des tâches changeantes et de petites quantités. En règle générale, vous n’avez pas besoin de spécialistes pour les mettre en service.
N’oubliez pas les accessoires et périphériques
De plus, il faut tenir compte des accessoires requis ou disponibles. Ceux-ci incluent, entre autres, des pinces ou des systèmes de caméras. L’équipement de sécurité est également un facteur déterminant important – cela dépend de l’endroit où le bras robotisé est placé et de l’importance du risque pour les personnes et les machines. La périphérie dans laquelle travaille un robot et qui, avec lui, forme l’application globale est également importante. La périphérie précise quelles interfaces de communication le robot doit avoir pour échanger des informations avec les autres composants et dans quelle mesure il peut être intégré dans un système de contrôle de niveau supérieur. Le framework ROS (Robot Operating System) s’est imposé comme un standard essentiel pour surmonter les différentes interfaces matérielles. La plupart des robots vendus par reichelt qui peuvent être utilisés en R&D ou en automatisation industrielle sont compatibles avec cela et sont donc particulièrement simples et flexibles à mettre en œuvre.
Les bras robotisés les plus populaires
Selon les critères d’application, les bras de robot sont disponibles pour une grande variété d’applications :
Modèle d’entrée de gamme TinkerKit – pour l’école et les loisirs
Avec le TinkerKit Braccio, un bras robotisé entièrement fonctionnel est disponible pour l’auto-assemblage. Il est contrôlé via la plate-forme de calcul Arduino et peut donc être facilement modifié. Le kit est le bon choix pour s’initier à la robotique et pour expérimenter à la maison ou à l’école. Le TinkerKit peut être assemblé de différentes manières pour différentes tâches. Une application possible est que le bras du robot aligne de manière optimale une cellule solaire avec la position actuelle du soleil. Ou vous pouvez utiliser un smartphone attaché au bras pour créer une vidéo dans laquelle le bras avec la caméra suit la position d’une personne.uArm Swift Pro – pour la formation professionnelle
L’uArm Swift Pro est un bras robotisé de haute qualité destiné à différents usages. Ce robot à quatre axes a été spécialement développé pour la formation professionnelle. Il permet une entrée abordable dans la programmation de robots professionnels. Des packages sont déjà disponibles pour de nombreuses plateformes open source telles que ROS. Le bras du robot combine une précision de position élevée allant jusqu’à 0,2 mm avec un positionnement rapide et un développement silencieux. L’uArm Swift Pro est un robot multifonctionnel à part entière pour les applications de bureau, avec lequel des gravures laser précises peuvent être effectuées ainsi que des tâches de prélèvement et de placement. Avec le kit correspondant disponible en accessoire, le bras robotisé peut même réaliser des applications d’impression 3D. Un kit OpenMV Machine Vision est également disponible en option, qui peut être utilisé pour mettre en œuvre la reconnaissance faciale, entre autres.xArm – liberté pour la production industrielle
Un autre développement de l’uArm est le xArm, qui avec son excellent rapport qualité-prix est la bonne solution pour les petites et moyennes entreprises. Il peut être utilisé, par exemple, pour effectuer des tâches de pick-and-place dans le domaine professionnel. De par sa grande flexibilité et grâce aux nombreuses interfaces vers des logiciels tiers, ce bras robotisé est une véritable alternative à de nombreux produits disponibles sur le marché. Le xArm est disponible en trois versions : Comme le xArm5 Lite à cinq axes rotatifs, il répond aux exigences des applications simples en production. Il offre également une charge utile allant jusqu’à 3 kg avec une portée allant jusqu’à 700 mm. Avec ses six axes de rotation et une charge utile de 5 kg, le xArm6 permet un mouvement circulaire libre – idéal, par exemple, pour le fonctionnement de la machine, le vissage, l’assemblage ou l’emballage et la palettisation. Si le bras du robot doit effectuer des mouvements comme un humain, le xArm7 est le bon choix : grâce à ses sept axes de rotation, il peut atteindre n’importe où de manière flexible. Il convient aux tâches complexes de recherche et développement ou de production, mais peut également être utilisé dans l’industrie de la restauration en tant que barman ou barista.Horst900 – le robot industriel
En plus des différents bras robotisé, reichelt propose une gamme complète d’accessoires. Cela inclut non seulement les pinces ou les systèmes de caméra, mais également les composants qui peuvent être utilisés pour créer des zones de travail fermées en toute sécurité pour les bras du robot. Si les bras doivent travailler en étroite collaboration avec la personne, la technologie de sécurité appropriée éteint le robot de manière fiable dès qu’une personne s’approche.Avec les bons accessoires pour une solution complète
En plus des différents bras de robot, reichelt propose une gamme complète d’accessoires. Cela inclut non seulement les pinces ou les systèmes de caméras, mais également les composants qui peuvent être utilisés pour créer des zones de travail fermées en toute sécurité pour les bras du robot. Si les bras robotisés doivent travailler en étroite collaboration avec les humains, la technologie de sécurité appropriée éteint le robot de manière fiable dès qu’un humain s’approche.La bonne solution de robot pour chaque application
Aussi larges que soient les applications possibles des robots, les conceptions et les types sont tout aussi variés. Cela nécessite quelques considérations de base à l’avance, mais une grande variété de tâches peut ensuite être automatisée de manière flexible avec des robots – cela augmente la productivité dans l’entreprise et soulage les gens.
Les robots nous assisteront dans de plus en plus de domaines à l’avenir. Il vaut donc la peine de se familiariser le plus tôt possible avec la robotique. Les robots à l’école et à la formation ne sont donc pas seulement amusants et détendent les leçons, ils ouvrent également des perspectives passionnantes pour de futurs choix de carrière.
Images : AdobeStock
