Si les gens, les systèmes et les robots doivent travailler de façon harmonieuse et efficace, il faut pouvoir disposer de capteurs évolués, d'une connectivité performante et même d'intelligence artificielle.
Si vous travaillez dans un atelier d'usine ou un entrepôt, vous avez probablement un robot comme collègue.
À mesure que les environnements industriels continuent d'évoluer sous l'impulsion des efforts de transformation de l'industrie 4.0 et de l'extension des innovations sur l'ensemble de la chaîne logistique et des sites de distribution, l'utilisation de solutions robotiques automatisées s'intensifie et se diversifie rapidement. Ces solutions utilisent également de plus en plus le même espace que les employés humains, ce qui pose de nouveaux problèmes de sécurité.
La demande d'un renforcement des mesures de sécurité, combinée à la nécessité de faire accomplir aux robots des tâches plus complexes, signifie que ces machines doivent devenir plus intelligentes. Elles doivent aussi devenir plus agiles, ce qui nécessite des technologies de vision par ordinateur et de contrôle moteur plus évoluées. Si les gens, les systèmes et les robots doivent travailler de façon harmonieuse et efficace, des connectivités performantes sont nécessaires pour assurer des communications en temps voulu et des procédures de maintenance prédictive afin de prévenir les problèmes pouvant créer des risques de sécurité.
Les robots industriels ont le vent en poupe
Les robots n'ont rien d'une nouveauté dans les ateliers d'usine. Ce qui est nouveau, c'est qu'ils ne sont plus séparés de leurs homologues humains. La conséquence des progrès réalisés dans l'industrie est que la frontière entre les humains et les robots s'estompe au point qu'on parle parfois désormais de « cobots ».
Dans une usine automobile, les robots sont chargés des opérations d'étiquetage, de soudage, de manutention, de peinture, d'assemblage, de découpe et on leur demande même de verser les substances dangereuses. Dans certaines unités de production, on les utilise pour graisser les vilebrequins, remplir les moteurs d'huile et exécuter des inspections qualité. Dans d'autres secteurs, des robots peuvent assembler, emballer et mettre en palette les marchandises finies. Qu'il s'agisse d'une usine ou d'un entrepôt, les robots d'aujourd'hui sont plus mobiles, équipés de composants électroniques tels que la vision machine et les systèmes d'intelligence artificielle qui leur permettent de travailler seuls et de réagir à diverses situations. Dans les entrepôts, il peut même s'agir de drones qui aident à scanner les stocks sur un site, en particulier dans les zones difficiles d’accès, sans être guidés par des lasers ou des repères.
Le but essentiel de l'automatisation robotique dans les secteurs de la fabrication et de la distribution est de décharger les travailleurs humains de tâches répétitives et pénibles, ou encore de se charger de tâches comportant des risques inhérents. Toutefois, l'arrivée de robots dans un environnement, quel qu'il soit, pose des problèmes de sécurité qui doivent être résolus, surtout si les robots deviennent plus mobiles et collaborent avec des humains dans des espaces partagés.
La sécurité des robots collaboratifs dépend de la technologie
À mesure que l'utilisation de robots industriels continue de se répandre dans les entrepôts et les usines et que ces machines deviennent plus polyvalentes et plus puissantes, la sécurité prend un caractère encore plus aigu. Chaque fois qu'un travailleur humain interagit avec un robot ou travaille dans un espace partagé, il y a un risque d'accident pouvant conduire à des blessures graves, voire fatales.
Dans certains cas, le robot lui-même peut être isolé des humains, sauf quand ces derniers doivent interagir avec lui pour des opérations de programmation, de configuration, de test ou d'entretien. Chaque système robotique est différent et doit être évalué individuellement. Par exemple, un robot qui exécute des tâches de soudage est encadré par des précautions telles que des écrans de soudage et des protections périmétriques imbriquées. Mais différents robots présentent différents dangers, en particulier s'ils sont plus mobiles, comme les robots mobiles autonomes (AMR) qui peuvent aller chercher des articles dans les stocks au sein d'un entrepôt. C'est le genre de situation où la circulation des humains et celle des robots commencent à se chevaucher, surtout si le robot peut se déplacer d'un point à un autre sans qu'une voie lui soit dédiée.
La capacité d'un robot à se déplacer de façon autonome dans un environnement repose sur des cartes, des capacités de calcul intégrées et des capteurs, qui peuvent également contribuer à assurer la sécurité. Les véhicules guidés autonomes (AGV), qui transporte des produits et des matériaux depuis divers endroits d'une usine ou d'un entrepôt, sont un excellent exemple de ces robots qui se déplacent au milieu d'humains en plein travail et qui doivent être gérés du point de vue de la sécurité. Ces AGV peuvent exécuter des tâches à proximité des gens sans mettre leur sécurité en danger, même lorsqu'ils déplacent des objets lourds et dangereux dans un environnement dynamique.
La collaboration avec des robots dans des espaces partagés se présente selon quatre modes. Le premier mode est délimité par des frontières claires dans le sens où des appareils de détection, en général des barrières immatérielles, des scanners laser ou des tapis de sol, coordonnés par un système de sécurité alimenté par ces capteurs, font en sorte que les robots et les humains ne se trouvent jamais dans un même espace au même moment. Il existe une autre forme de collaboration, nettement moins usitée, dans laquelle le bras d'un robot passe dans ce qu'on appelle un « état flottant », où il peut être attrapé et guidé.
Un troisième mode de collaboration, défini par la norme ISO 10218, est une version plus sophistiquée du premier. Connu sous le nom de surveillance de la vitesse et de la séparation, il permet de moduler la position et la vitesse du robot en fonction de la proximité d'êtres humains. Il peut même interrompre le déplacement du robot lorsque celui-ci s'approche trop près d'un travailleur humain. Un quatrième mode de collaboration en est encore à ses débuts. Tout comme le troisième mode, il utilise la modulation mais ici, le robot est programmé de façon à limiter sa force et sa puissance lorsqu'il rencontre accidentellement un travailleur humain. Il est guidé par la norme ISO TS 15066, qui définit des dizaines d'endroits sur le corps humain et les limites de douleur associées pour indiquer la force qui peut être appliquée.
Bien que les capteurs jouent un rôle considérable pour guider les robots collaboratifs dans des environnements où les humains sont proches, les logiciels qui limitent le déplacement de ces robots au minimum nécessaire pour accomplir une fonction spécifique en contribuant à définir et à fixer des vitesses de déplacement sûres sont tout aussi importants. Plutôt que d'ordonner simplement à un robot de s'arrêter totalement lorsque quelqu'un s'approche, le logiciel peut le ralentir, ce qui préserve la productivité tout en continuant d'assurer la sécurité. Ce sont encore des logiciels qui contribuent à l'exécution de vérifications de maintenance, par exemple pour la fiabilité des freins, etc.
Les usines plus intelligentes ont besoin de robots plus intelligents
À mesure que les robots collaboratifs se banalisent dans les environnements de production, il travaillent désormais plus près des gens pour permettre une automatisation plus poussée. Cela repose entre autres sur une intelligence artificielle qui exploite des réseaux sans fil. Le Capgemini Research Institute estime que les « usines intelligentes » utilisant la 5G généreront de 1 500 à 2 200 milliards de dollars pour l'économie mondiale d'ici 2023 et que les réseaux 5G apporteront aux équipements et aux appareils robotisés une connexion à Internet offrant un plus haut débit et une plus faible latence, ainsi que d'autres appareils connectés, sans oublier le Cloud. La 5G permettra de créer des robots collaboratifs plus mobiles puisqu'il ne sera plus nécessaire de les raccorder à des ordinateurs pour les mettre à jour et les reconfigurer.
L'avenir de la sécurité dans les usines pourrait aussi être pris en charge par les robots eux-mêmes. En dernier, le Hyundai Motor Group a lancé un « Factory Safety Service Robot » en collaboration avec Boston Dynamics pour renforcer la sécurité des sites. Doté d'intelligence artificielle, de capacités de navigation autonome, d'une caméra thermique et d'un LiDAR 3D intégrés, ainsi que de technologies de télé-opération, ce robot permet au personnel des bureaux d'observer et de surveiller à distance les espaces industriels, de détecter les dangers et de transmettre des alarmes aux responsables.
Cela n'est qu'un des nombreux exemples passionnants qui montrent que l'environnement de fabrication moderne continue d'évoluer.
