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An bras robotique industriel comporte de nombreuses parties. Chacun remplissant une fonction spécifique qui complète les autres parties. Les mobiles ont des pneus qui se déplacent d'un endroit à un autre. D'autres ont des planeurs qui leur permettent de se déplacer le long des avions au-dessus de leur tête. Mais la partie la plus importante d’un robot industriel est le bras robotique.
Tous les travaux importants et délicats sont effectués par le bras robotique : du soudage au levage et à la mise en place, en passant par le tri et bien plus encore. Une fois que le bras robotique est endommagé, c’est tout pour le robot ; il y a très peu de choses à faire tant que les réparations ne sont pas effectuées.
Nous allons voir comment bras robotiques sont utilisés dans la fabrication, leur historique, les types qui existent, pourquoi ils sont préférés, les dangers associés à leur utilisation et les fabricants de bras robotiques qui les produisent activement en masse dans le monde entier.
Histoire des bras robotiques dans la fabrication
Officiellement, le premier bras robotique fonctionnel est attribué à George Devol, qui, en collaboration avec Joseph Engelberger, a conçu le premier bras programmable en 1954. Les deux ont ensuite fondé Unimation, le premier entreprise de robots industriels dans le monde deux ans plus tard en Amérique.
Ce fut le début d’un développement rapide alors que les gens commençaient à s’intéresser à la robotique. General Motors a été le premier à agir lorsqu'en 1962, ils ont utilisé pour la première fois le bras robotique Unimate dans sa chaîne d'assemblage automobile. En 1969, un bras robotique entièrement contrôlé par ordinateur était opérationnel.
De plus en plus d'entreprises et de nations se sont jointes à la bataille et, en 1973, le monde disposait déjà de diverses versions de systèmes commerciaux. Bras 6 axes robots au Japon et en Allemagne.
Dans le monde moderne, la fabrication est presque entièrement gérée par des robots industriels, et ce nombre devrait encore augmenter à l’avenir.
Paramètres qui définissent les bras robotiques dans la fabrication
Les bras robotiques utilisés dans la fabrication sont définis par environ huit paramètres, dont les suivants.
Nombre d'axes : Les axes sont les pièces responsables du mouvement flexible du bras robotisé. La majorité des bras robotisés ont des axes compris entre 2 et plus. Plus il y a d'axes, plus les fonctionnalités sont nombreuses.
Enveloppe de travail : Il s'agit de la région de l'espace que le robot occupe et peut englober à pleine extension.
Espace de travail : L'espace de travail est l'espace avec lequel un bras robotique interagit pleinement sans heurter aucun autre objet.
Charge utile : La charge utile fait référence au poids maximal de la charge qu'un gros bras de robot peut se soulever sans tomber en panne.
Répétabilité : c'est la capacité d'un bras robotisé à effectuer les mêmes tâches encore et encore sans compromettre la vitesse ou la précision.
Contrôle de mouvement : il s'agit de mouvements configurés pour fonctionner dans une zone définie de l'espace de travail. Le contrôle de mouvement peut être ajusté en fonction de la tâche.
Conformité : Il s'agit de la mesure de la distance totale ou de l'angle que couvrira une articulation de robot lorsqu'elle est soumise à une force.
Entraînement : il s'agit de la puissance fournie par le moteur pour créer des mouvements dans un bras robotisé. Il est généralement configuré de manière sophistiquée, en utilisant des engrenages pour créer un système harmonieux où un mouvement déclenche le suivant.
Types de bras robotiques
D'une manière générale, il existe environ quatre types de bras robotisés qui sont largement utilisés dans les industries qui utilisent des robots dans la fabrication. Ils comprennent les suivants.
Bras robotique à portique
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Les axes de ce bras robotisé coïncident avec un coordinateur cartésien et sont utilisés comme robot de prélèvement et de placement, robot d'application de mastic, robot de manutention de machines et Robot de soudage MIG. Le bras robotique à portique est généralement doté de trois articulations prismatiques.
Bras robotique cylindrique
Dans ce type de bras robotique, les axes forment un système de coordonnées cylindrique. Le bras robotique cylindrique est principalement utilisé pour assemblage robotique des tâches telles que la manipulation de machines-outils, le soudage et l'utilisation de machines de moulage sous pression.
Bras robotique articulé
Un bras robotique articulé possède au minimum 3 articulations rotatives. Il est principalement utilisé dans les usines d’assemblage de machines à fetter. Il est également utilisé comme robot de soudage à l'arc, pour la peinture par pulvérisation et le moulage sous pression.
Bras robotiques sphériques
À ne pas confondre avec les bras robotiques cylindriques, les bras robotiques sphériques sont du type dont les axes forment le système de coordonnées polaires. Il est utilisé comme robots de soudage par points, robots de manutention, robots de manutention de machines, moulage sous pression, machines de formage et soudage au gaz.
Principales utilisations des bras robotiques dans la fabrication
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Les bras robotisés remplissent diverses fonctions dans la fabrication, notamment les suivantes.
Vision robotique
La vision robotique fait référence à la conscience qu'a un robot industriel lorsqu'il travaille. Il doit être capable de repérer ce qu'il doit repérer et éviter de heurter d'autres objets à proximité. La vision robotique est une technologie qui rend tout cela possible en utilisant des capteurs très sophistiqués capables de juger les distances et les vitesses des objets en mouvement pour recalibrer les mouvements du bras robotique de manière appropriée.
En l’absence de vision robotique, un bras robotique n’est rien d’autre qu’une pièce rigide de machine qui se déplace selon une trajectoire prédéterminée.
Processus de soudage automatisés
Le soudage par points et à l'arc sont les procédés les plus importants dans la construction automobile et aérospatiale. C’est ainsi que les voitures et autres machines en mouvement sont maintenues en place. Systèmes de soudage robotisés représente à lui seul plus de 50 % de tous les rôles pour lesquels les bras robotisés sont conçus dans le secteur manufacturier. Le travail implique beaucoup de chaleur, ce qui peut ne pas être sans danger pour les travailleurs humains, d'où la préférence pour les bras robotisés pour ce rôle.
Montage
Les industries d’assemblage comme l’aérospatiale, l’automobile et l’électronique impliquent beaucoup d’assemblages. La plupart du temps, les pièces en question sont trop lourdes et lorsque l’on fait appel au travail humain, des erreurs sont inévitables.
Robots de chaîne de montage Les robots d'assemblage sont conçus pour supporter le poids des pièces tout en assemblant des éléments avec de très faibles marges d'erreur. Les systèmes d'assemblage robotisés exigent rapidité et précision, en particulier lorsque les éléments concernés ont tout à voir avec le bien-être des personnes, comme les voitures et les équipements médicaux.
Robot de peinture automatique
Les mains humaines ne peuvent pas produire les textures lisses et uniformes qu’un bras robotique peut obtenir lorsqu’il s’agit de peinture. Une couche de peinture sur une voiture, par exemple, fait plus qu’ajouter un attrait esthétique ; il protège également la voiture du soleil et d'autres éléments pouvant entraîner la rouille des pièces mécaniques. Le travail de peinture doit donc être terminé, et c'est là qu'un robot peintre entre en scène.
Entretien des machines et transfert de pièces
Si l'on prend en compte le temps, il faut des personnes pour décharger les matières premières à traiter avant de charger tout cela dans la chaîne de montage. Au moment où le produit final émerge de l'autre extrémité, beaucoup de temps a été perdu. UN robot d'entretien de machine gérera l’ensemble du processus beaucoup plus rapidement et avec plus de précision. Pour que le processus de production soit fluide, tout doit être au bon endroit, au bon moment.
Manutention
Automatisation du prélèvement et du placement fait partie de la fabrication. Les matériaux impliqués peuvent être lourds et présenter un danger physique pour les personnes. La nature répétitive du travail et la rapidité requise pour accomplir la tâche rendent les robots industriels parfaits pour ce travail. Il n’est pas rare de trouver des bras robotisés déplaçant facilement des charges pesant plus d’une tonne dans l’usine. C’est quelque chose qui nécessiterait que beaucoup de gens y parviennent.
Pourquoi les bras robotiques sont préférés dans la fabrication
L’utilisation de bras robotiques a augmenté au fil des années, et ce n’est pas un hasard. Même si cela met de nombreuses personnes au chômage, les avantages que les fabricants retirent de l’automatisation de leurs usines dépassent toutes les répercussions qui pourraient survenir en termes de poursuites judiciaires et autres.
Voici les principales raisons pour lesquelles les bras robotisés sont préférés dans le secteur manufacturier.
Sécurité
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Il y a moins d'accidents impliqués dans le secteur manufacturier grâce à une réduction du nombre de travailleurs humains et à la présence de robots industriels dotés d'une vision robotique. Des cas d’entreprises poursuivies en justice et contraintes de verser d’énormes sommes d’argent à un employé blessé se produisent depuis le jour où la révolution industrielle est devenue la force motrice du monde moderne.
La sécurité dans les usines d’assemblage devrait encore s’améliorer à mesure que des bras robotiques plus avancés entreront en jeu à l’avenir.
Speed
Il est difficile de satisfaire la demande de produits. Les taux de consommation dans le monde dépassent l’offre, ce qui a obligé de nombreux fabricants à envisager de nouvelles façons d’accélérer les choses sans compromettre la qualité. UN bras robotique à grande vitesse est la meilleure solution à ce problème. Leur capacité à accomplir la tâche pour laquelle ils sont conçus beaucoup plus rapidement est ce qui en fait un ajout si précieux à la main-d’œuvre.
C’est l’une des nombreuses qualités avec lesquelles les êtres humains ne peuvent rivaliser.
Cohérence
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Le contrôle qualité est un élément essentiel de la fabrication. Les matières premières peuvent varier d'un jour à l'autre, mais un bon producteur doit être capable d'égaliser les fluctuations et de produire des produits qui obtiennent constamment des scores élevés sur l'échelle de qualité. Les bras robotiques n'ont aucun problème à effectuer des tâches répétitives, et c'est la principale raison pour laquelle ils sont capables de fonctionner de manière cohérente sans aucune variation notable dans la qualité des produits finaux.
Exactitude
Lorsque les robots sont impliqués dans la fabrication, il n’y a que peu ou pas de place à l’erreur. Les bras robotiques sont préprogrammés pour effectuer la même tâche encore et encore en utilisant les mêmes procédures et en adhérant aux mêmes étapes. Ce niveau de précision et de concentration est la raison derrière la production de produits identiques en termes de poids, d'emballage et de qualité. Quelque chose que les consommateurs apprécient beaucoup.
Productivité accrue
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Lorsque vous combinez sécurité, rapidité, cohérence et précision, vous obtenez une productivité accrue. Les bras robotiques, contrairement aux travailleurs humains qui ont besoin de pauses et de sommeil, peuvent travailler sans ralentir pendant des jours sans surveillance. Ils sont capables d'effectuer un travail destiné à un certain nombre de personnes pendant plusieurs jours en quelques heures. Cela a donné à de nombreux fabricants la capacité de répondre à la demande.
Rôles délicats
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Lorsqu'il s'agit d'électronique ou de industrie médicale et pharmaceutique, les fabricants ne peuvent pas se permettre de fabriquer des produits défectueux, car leur réputation et la vie des personnes censées utiliser ces produits sont en jeu. Les pièces délicates comme les capteurs des pièces électriques ou les instruments médicaux miniaturisés ne peuvent pas être fabriquées par des mains humaines. Seuls des bras robotiques hautement spécialisés peuvent réaliser ce travail.
Souplesse
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Le plus grand avantage que les usines tirent des robots est leur flexibilité. Même s’ils sont spécialisés, rien n’empêche les fabricants de reprogrammer et de réutiliser un robot pour un autre rôle. Cela signifie qu’il n’y a pas de redondance, un robot peut être utilisé pour tous les rôles au sein d’une usine avant d’atteindre la fin de sa durée de vie, et cela peut prendre des années et des années.
Ils sont collaboratifs
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Dans les domaines qui ont encore besoin de main d’œuvre humaine, des moyens ont été trouvés pour permettre aux humains de travailler aux côtés des robots. Les robots industriels qui entrent dans cette catégorie sont appelés robots collaboratifs, et il a été constaté qu’ils améliorent considérablement le taux de travail des travailleurs. Les robots collaboratifs sont la solution à la peur croissante de la population selon laquelle les robots sont là pour leur supprimer leur emploi. Les humains ont encore un rôle à jouer dans un monde automatisé.
Les fabricants n'ont pas le choix
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De la même manière que le monde n'avait d'autre choix que de passer des chevaux aux voitures il y a un siècle et demi, les constructeurs d'aujourd'hui n'ont d'autre choix que d'adopter systèmes d'automatisation robotisés. Ne pas automatiser la fabrication est en réalité un suicide économique, car vous ne pourrez pas suivre le rythme de vos concurrents.
Top 5 des fabricants de bras robotiques
La course à la domination du secteur de la robotique industrielle ne fait que s’intensifier. Cela a non seulement augmenté leur production, mais les choses que ces bras robotiques peuvent faire s’étendent chaque jour. Certains fabricants de bras robotiques au cœur de cette croissance figurent les éléments suivants.
EVS
EVS est un fabricant de robots industriels en Chine spécialisé dans la création d'une grande variété de robots industriels utilisés dans le monde entier dans différents secteurs. Leurs bras robotisés industriels peuvent gérer des charges utiles de 3 kg jusqu'à 800 kg, et ils comprennent Robots 6 axes comme SCARA, Delta, les robots antidéflagrants et une foule d'autres types.
Leurs bras robotiques typiques sont utilisés comme bras de robot de palettisation, pour le soudage, le poinçonnage, la découpe, la palettisation, le prélèvement et le placement, la surveillance des machines et la manutention.
Société FANUC
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FANUC figure parmi les géants de la robotique au monde. L'entreprise crée des solutions d'automatisation depuis 1956 au Japon et a été parmi les premiers fabricants de robots à concevoir avec succès le mécanisme SERVO. Une partie de leur chaîne de montage comprend Robot SCARA, delta, gentry et robots collaboratifs. Les robots FANUC sont très appréciés dans le secteur manufacturier et sont surtout connus pour leur extérieur jaune.
FIGUE
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Au moment où nous écrivons ces lignes, ABB a réalisé plus de 400,000 XNUMX installations robotisées dans le monde entier dans des industries manufacturières. L'entreprise possède l'un des catalogues de robots les plus complets, en plus d'avoir un département spécial qui gère la personnalisation. En tant que marque, ABB existe depuis plus d'un siècle, et grâce à cela, elle a pu réduire sa production pour inclure certains des bras robotisés d'usine les plus avancés que vous puissiez rencontrer.
Robots EPSON
Source : epson.com
EPSON est généralement associé à l'électronique et est célèbre dans le monde entier, notamment pour ses imprimantes. Cependant, la marque se lance également dans les robots industriels très avancés et ce depuis un certain temps. La branche robotique d'EPSON a été créée parce que Seiko avait besoin de robots pour ses usines horlogères. Plutôt que de sous-traiter cela, Seiko a décidé d'investir en interne et la robotique EPSON est née.
Les robots SCARA à bas prix d'EPSON sont parmi les meilleurs du secteur. Ils fabriquent également des robots articulés et cartésiens.
KUKA
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Avec son siège social à Augsbourg, KUKA est l'un des plus grands fabricants d'Europe, avec un chiffre d'affaires total de plus de 3.2 milliards d'euros. L'entreprise emploie plus de 14,000 XNUMX personnes dans ses nombreuses succursales réparties dans différentes parties de la planète. Les robots KUKA font partie des robots les plus utilisés la robotique dans la construction automobile, la plus grande industrie en Allemagne.
Risques liés aux robots industriels : comment assurer la sécurité des personnes
Même si les accidents ont considérablement diminué grâce à l’utilisation de robots avancés dans le secteur manufacturier, le danger est toujours là. Les robots ne sont pas des humains et il reste encore un long chemin à parcourir avant qu’ils soient considérés comme pleinement autonomes.
Pour améliorer davantage les bonnes conditions de travail, voici comment minimiser les risques liés aux robots industriels.
Utilisez des robots auto-apprenants
Des robots auto-apprenants sont du genre à continuer à s’améliorer plutôt que de s’en tenir au code préprogrammé qui les exécute. Ils sont capables d'observer l'environnement et de s'adapter de manière organique à de nouveaux travaux et situations. Cette surveillance de leur environnement les rend plus en sécurité en présence d'autres robots et de personnes, car ils accordent la priorité à la sécurité.
Le développement de ce type de robots est coûteux pour le moment, mais avec le temps, ils pourront devenir les options opérationnelles standard dans le secteur manufacturier.
Inspections régulières
Une inspection régulière des bras robotiques et d’autres pièces est essentielle car c’est la seule façon de détecter rapidement tout dommage susceptible de causer des dommages et des accidents. Les robots industriels ne possèdent pas encore d’autodiagnostic. Ils dépendent donc des humains pour leur entretien ; sinon, ils continueraient à travailler jusqu'à ce qu'ils tombent en panne. Un bras robotique défectueux risque non seulement de compromettre le travail, mais il expose également toute personne travaillant à proximité à un risque de blessure physique.
Mise à jour du logiciel
La vérification des réparations et le remplacement des pièces endommagées doivent être accompagnées de mises à niveau logicielles. Lorsque les gens parlent d’avancées robotiques, ils parlent davantage de mises à niveau logicielles. Lorsque vous améliorez le programme exécutant le robot, vous améliorez tout le reste. Un programme qui fonctionne bien comporte moins de risques de corruption ou de panne, ce qui pourrait rendre un robot voyou et blesser d'autres personnes.
Éducation à la sécurité
Faire travailler ensemble des personnes et des robots n’est pas difficile, mais l’éducation à la sécurité est importante. Les travailleurs humains doivent être correctement formés pour garantir que leur propre sécurité ne soit pas compromise au cours de leur travail. Contrairement aux robots, les humains se fatiguent, ce qui peut affecter leur concentration. C’est pourquoi de nombreuses usines affichent des directives très strictes sur les murs pour rappeler constamment aux gens d’être vigilants à tout moment.
Concevoir des postes de travail pour les robots
Le moyen le plus efficace d’assurer la sécurité consiste à concevoir des postes de travail spéciaux pour les robots, séparés de l’endroit où se trouvent les travailleurs humains. Cela coupera non seulement tout contact entre les deux côtés, mais donnera également au robot l'espace dont il a besoin pour effectuer son travail sans avoir à éviter les collisions.
Empêcher l'accès non autorisé
Les robots industriels sont des machines sophistiquées qui comportent de nombreuses pièces mobiles et une technologie coûteuse. C’est pourquoi ils ne doivent être manipulés que par des techniciens qualifiés. Permettre à n’importe qui de commencer à bricoler des robots peut reconfigurer leur façon de fonctionner, ce qui n’est pas sûr pour l’environnement de travail. Toute personne non impliquée dans l'installation et la maintenance directe des robots ne doit jamais être autorisée à s'en approcher.
Problèmes émergents liés à l’utilisation de bras robotisés dans le secteur manufacturier
L'automatisation de la fabrication comporte ses propres défis qui ralentissent la pleine intégration des robots sur le lieu de travail. Certains des défis sont les suivants.
Le coût
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Il a été mentionné à plusieurs reprises que l’automatisation permet de réduire les coûts de fabrication, mais il s’agit d’une évaluation à long terme. Le coût initial de l’automatisation de la fabrication peut mettre une entreprise en faillite avant même le début des opérations. Les robots industriels ne sont pas bon marché : le prix d’un seul robot de soudage à vendre est d’environ 40,000 XNUMX $, sans compter le coût de leur maintenance. C’est beaucoup trop élevé pour la plupart des entreprises.
Lacunes dans les compétences
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Le manque d’experts en robotique dans le domaine a un impact négatif sur la fabrication automatisée. Bien que l'utilisation de robots dans les usines soit ancienne, la pénurie de techniciens et de programmeurs n'a jamais été suffisamment résolue et, à mesure que de plus en plus d'usines se tournent vers les robots, elles se retrouvent finalement coincées avec très peu de personnes suffisamment qualifiées pour manipuler et entretenir les machines. Cela peut conduire certaines usines à cesser temporairement leur production.
Il faut du temps pour les configurer
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Mettre les robots en position de travail est une chose ; les faire fonctionner à des niveaux optimaux est une autre montagne. Contrairement à d’autres machines, les robots industriels doivent être calibrés et ajustés à la tâche pour laquelle ils ont été conçus. Cela peut prendre des mois d'ajustements et de changements, sans parler du formation en robotique industrielle nécessaire pour que les travailleurs puissent interagir avec lui. Cela pourrait finir par être une perte énorme à long terme.
Saboter
Les cas de travailleurs mécontents débranchant des robots à mi-chemin sont très courants. Alors que les robots prennent en charge la majeure partie du travail, les gens ont l’impression qu’ils sont sur le point de perdre leur seule source de revenus. Cela a conduit de nombreuses entreprises à perdre beaucoup d’argent en réparations provoquées par un sabotage délibéré.
Conclusion
L’utilisation de bras robotisés dans l’industrie manufacturière devrait continuer à se développer partout dans le monde. La bonne nouvelle est que, à mesure que les fabricants de robots rejoindront l’industrie, le coût de ces robots diminuera suffisamment pour que même les plus petites usines puissent se les permettre. Dans un avenir proche, il sera plus facile de trouver un bras robotisé à bas prix en ligne ou même sur un marché public.
Si vous avez toujours envisagé de créer une entreprise de bras robotisés, vous serez bien servi en discutant avec les experts en robotique industrielle. N'hésitez pas à entrer en contact avec nous, et nous répondrons à toutes les questions que vous pourriez vous poser sur les robots industriels dont nous disposons.
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