Quelle différence et comment choisir ?
Le monde de la robotique industrielle évolue rapidement
Ces dix dernières années, la robotique industrielle s’est diversifiée en trois grandes catégories : traditionnelle, collaborative et avancée.
La robotique traditionnelle fait référence aux robots industriels classiques, souvent fixes et programmés pour effectuer des tâches spécifiques et répétitives avec un degré élevé de précision et de rapidité. Ces robots travaillent dans des environnements contrôlés, nécessitant des barrières de sécurité pour protéger les humains. Ils sont généralement utilisés dans les procédés de soudage, d’assemblage, de peinture et de manutention dans les secteurs de la fabrication automobile et de biens de consommation.
La robotique collaborative décrit les robots conçus pour interagir en toute sécurité avec les humains sur la même ligne de production. Ces robots sont en général plus petits et intègrent des capteurs de sécurités (Détection de contact, vision, etc.). Ils ont la capacité d’opérer à différents niveaux de la chaîne de production, incluant le visage, la peinture, le contrôle qualité, la manutention de petits composant ou le conditionnement et la manipulation de produits légers. Les robots collaboratifs sont généralement beaucoup moins dispendieux que leurs équivalents industriels.
La robotique avancée décrit les robots utilisant des technologies de pointe comme l’intelligence artificielle (IA), la vision 3D et l’apprentissage automatique. On parle souvent de « système de robotique avancée » plutôt que de « robots avancés » car le robot se trouve devant un écosystème numérique sophistiqué pour le traitement des données d’IA, la construction de modèles de jumeaux numériques. Cela permet à cette robotique d’intégrer l’application de nouveaux développements en sciences cognitives, discipline qui vise à comprendre tous les aspects du processus d’acquisition et de traitement des connaissances : la perception, l’apprentissage, le langage, la résolution de problèmes et le raisonnement. Ces technologies de pointe et nouveaux développements peuvent être appliqués aux robots traditionnels et collaboratifs ainsi qu’aux nouvelles structures robotiques avancées, incluant les robots bio-inspirés (imitant les animaux tel le robot chien), les robots adaptés (ex. les robots exosquelettes et les bras robotiques à fluide magnétorhéologique) et les robots humanoïdes. On cherche généralement à accroître l’autonomie des robots, leur permettant ainsi d’analyser leur environnement et d’évaluer le plan d’action optimal en fonction des données collectées par leurs capteurs. Parallèlement, l’accent est mis sur une mise en service et une reconfiguration plus rapide, tout en garantissant des opérations plus efficaces, flexibles et stables.
La programmation : une différence concrète
La programmation constitue une différence concrète et fondamentale entre les robots traditionnels, les robots collaboratifs et la robotique avancée. Chaque catégorie repose sur des paradigmes de programmation distincts, influençant leur flexibilité, leur autonomie et leur interaction avec l’environnement.
- Les robots traditionnels sont programmés à l’aide de commandes codées qui indiquent au robot quand se déplacer, où aller, à quelle vitesse se déplacer, ainsi que de nombreuses autres choses. Le temps pour développer, déployer et déboguer le programme est souvent très long. À chaque changement, il faut faire intervenir un intégrateur ou une tierce partie. Ce processus peut devenir très compliqué et couteux.
- La robotique collaborative a cherché à offrir des manières plus simples pour programmer les robots, incluant des logiciels de programmation hors-ligne, par guidage manuel ou par boîtier de programmation (Teach Pendent). Toutefois, des avancées restent nécessaires pour atteindre une véritable facilité d’intégration et une flexibilité optimale.
- La robotique avancée ouvre la voie à une véritable « robotique sans programmation », où le robot interagi avec la pièce à traiter et le monde réel qui l’entoure grâce à l’utilisation de systèmes de vision et de capteurs tactiles avancés. Grâce à des algorithmes, tels que l’apprentissage automatique, l’apprentissage profond ou l’apprentissage par renforcement, le robot traite les données et génère des règles qui définissent son procédé, ses actions et sa réponse. Il améliore son programme en fonction des résultats obtenus, des récompenses ou des évaluations. La technologie des jumeaux numériques est combinée avec les simulateurs physiques (logiciels permettant de modéliser et de tester le comportement d’un robot dans un environnement virtuel réaliste avant sa mise en œuvre dans le monde réel) pour augmenter et/ou générer l’ensemble des données d’entraînement et pour simuler et valider les systèmes de robotique avancée.
Comment choisir ?
Les manufacturiers du Québec ont besoin de robotiser leurs opérations, maintenant plus que jamais. Le choix de la robotique à implanter dépend de plusieurs facteurs clés : la nature des tâches, l’environnement de travail, le niveau d’autonomie requis et le budget.
- Les robots industriels traditionnels demeure idéales pour les tâches lourdes, de quelques kilogrammes à des tonnes, à haute cadence et où la précision et répétabilité sont critiques. Cependant, ces robots peuvent être difficiles à utiliser. Leurs technologies sont très fragmentées, et leurs plateformes de contrôle sont non interopérables et ont tendance à être des « boîtes noires », sans rétroaction ou contribution humaine. En plus de leurs coûts d’investissements qui sont généralement très élevés. Le déploiement de ces robots nécessite souvent la révision de la conception de la chaîne de production, et par conséquent, leur ROI ne peut être favorable que sur de longs termes, pour des opérations à grande échelle et en continue. Cela explique le fait qu’au Québec, la majorité de ces robots se trouvent chez des grandes entreprises, notamment celles des secteurs automobiles et de la métallurgie.
- Les robots collaboratifs sont généralement limités à des charges plus légères, généralement moins de 10 kg. Leurs coûts initiaux plus bas et leurs programmation et reconfiguration plus faciles accélèrent leur ROI et les rend plus adaptés aux petites et moyennes entreprises (PME) et aux manufacturiers à faibles volumes, qui changent régulièrement de produits ou de processus. Bien que les robots collaboratifs soient initialement conçus pour offrir flexibilité et interaction avec les humains, ils manquent encore d’intelligence pour une véritable collaboration, et leur autonomie demeure limitée.
- Les systèmes de robotiques avancée permettent de s’attaquer à la rigidité des robots traditionnels et au manque d’intelligence et d’autonomie des robots collaboratifs, permettant d’opérer dans un environnement dynamique avec des tâches de plus en plus complexes et en constante évolution pour produire des produits très diversifiés ou hautement personnalisés. La robotique avancée offre des possibilités infinies pour améliorer la production moderne. De l’amélioration de la prise de décision, grâce à la vision par ordinateur, aux capacités de mouvement améliorées dérivées des modèles d’entrainement. Les robots gagnent en autonomie, en dextérité et en précision, ce qui leur permet d’exécuter des tâches plus complexes avec une grande efficacité. En exploitant le traitement avancé des données et les services cloud, ces robots peuvent apprendre et s’adapter en temps réel aux changements, améliorant ainsi la flexibilité, la productivité et la qualité des processus industriels. La sécurité et l’agilité sont considérablement renforcées grâce à une meilleure perception de l’environnement et une capacité accrue à anticiper et réagir aux événements, réduisant ainsi les erreurs et les interruptions de production.
Au Québec, plus de 70% des entreprises sont très diversifiées et font face à des défis de main d’œuvre hautement qualifiée. Elles ne peuvent tirer plein avantage de la robotique traditionnelle ou même la robotique collaborative. La robotique avancée est une alternative intéressante à explorer. De plus, cette robotique contribue au développement de nouveaux modèles commerciaux dans les usines intelligentes permettant la diversification des offres existantes et une réponse plus rapide à la demande du marché. Lorsque bien planifiée, la robotique avancée permet un ROI significatif à moyen et long terme, en augmentant la compétitivité et en réduisant les coûts opérationnels.
Les systèmes de robotique avancée que nous développons au CRVI permettent une transition vers une automatisation plus intelligente, plus flexible et plus performante, répondant aux exigences croissantes de l’industrie moderne. Nous développons en continu notre expertise pour appuyer nos clients dans le développement de produits utilisant les technologies de la robotique avancée. De plus, nous savons comment combiner la rigidité, la précision et la vitesse des robots industriels avec les capacités avancées associées à la robotique avancée pour développer des solutions d’automatisation robotique robustes et fiables.
Contactez-nous pour prendre rendez-vous et visiter notre laboratoire : en ligne au crvi.ca, par téléphone au 418 833-1965 ou par courriel, via le directeur du développement des affaires du CRVI, à louis.st-pierre@cegeplevis.ca.
À propos du CRVI – Le Centre de robotique et de vision industrielle inc. (CRVI) est un Centre collégial de transfert technologique (CCTT) affilié au cégep Lévis. Depuis 1984, il fait partie intégrante du système d’innovation québécois. Le CRVI accompagne les entreprises souhaitant accroître leur productivité et développer de nouveaux produits grâce à la recherche appliquée, du transfert technologique et à un soutien spécialisé dans les domaines de la robotique, de la vision numérique et de l’intelligence artificielle (IA). Depuis 4 ans, il développe un programme de recherche en robotique avancée, qui est un développement nature de ses trois axes d’excellences.
