Les robots industriels sont partout autour de nous ; ils produisent les biens que nous consommons et les véhicules que nous conduisons. Pour beaucoup, ces technologies sont souvent considérées comme simplistes. Après tout, même s’ils sont particulièrement capables de produire des produits rapidement et avec un niveau de qualité élevé, ils opèrent avec une amplitude de mouvement limitée. Alors, combien faut-il réellement consacrer à la programmation d’un robot industriel ?

La vérité est que même si la robotique industrielle varie certainement en termes de niveaux de complexité, même l'application la plus simple d'un robot industriel est loin d'être une fonctionnalité plug and play. En d’autres termes, un bras robotique qui nécessite un mouvement limité sur les axes X, Y et Z pour effectuer sa tâche jour après jour nécessite plus que quelques lignes de code. À mesure que la robotique industrielle devient de plus en plus avancée et que les usines traditionnelles sont transformées en usines intelligentes, la quantité de travail et d’expertise consacrée à la formation de ces fabricants artificiels augmentera proportionnellement. Jetons un coup d'œil à quelques-unes des façons dont le robot moderne est programmé.

Pendentif d'apprentissage

Le terme « robot » peut évoquer de nombreuses images différentes. Alors que le grand public peut comparer un robot à quelque chose qu'il a vu dans un film ou à la télévision, dans la plupart des secteurs, un robot consiste en un bras robotique programmé pour accomplir une tâche de complexité variable à un niveau de qualité acceptable.

Parfois, des gains d’efficacité peuvent être identifiés au cours de la production et de petites variations doivent être apportées aux mouvements du robot. Arrêter la production pour reprogrammer l’équipement serait une entreprise coûteuse et peu pratique ; la sagesse conventionnelle suggère que chaque variation de ces mouvements doit être méticuleusement programmée dans un ordinateur, ligne par ligne ; mais cela ne pourrait pas être plus éloigné de la vérité.

Une boîte d'apprentissage, ou plus communément appelée pendentif d'apprentissage ou pistolet d'apprentissage, est un appareil portatif industriel robuste qui permet à l'opérateur de contrôler le robot en temps réel, de saisir des commandes logiques et d'enregistrer les informations dans l'ordinateur du robot.

Les robots industriels ont tendance à fonctionner à des vitesses qui défient l'œil humain, mais un opérateur utilisant un boîtier d'enseignement peut ralentir l'équipement afin de pouvoir tracer les mouvements du robot pour s'adapter au changement de procédure. Ce processus peut sembler facile à quiconque a déjà utilisé un contrôleur de jeu vidéo, mais il comporte bien plus que simplement savoir comment saisir des entrées. L’opérateur, par exemple, doit être capable de visualiser le chemin le plus efficace que prendra le robot afin que les mouvements soient strictement limités à ceux qui sont nécessaires. Des mouvements inutiles ou des augmentations de temps, aussi minimes soient-ils, peuvent avoir un effet d’entraînement sur les capacités de production d’une ligne de production. Extrapolée au fil du temps, une trajectoire inefficace tracée dans un robot pourrait entraîner des pertes financières importantes pour le fabricant.

Bien entendu, la vitesse de chaque mouvement doit également être prise en compte afin que le robot puisse effectuer des mouvements articulaires le plus souvent possible. Ces mouvements sont plus efficaces du point de vue du mouvement, à condition qu'un programmeur ait l'expérience nécessaire pour les mettre en œuvre. En effet, ce type de programmation peut paraître simple pour celui qui suit le processus, mais en réalité, sa maîtrise peut prendre des années. Les pendentifs d'apprentissage existent depuis des années et continuent d'être un incontournable dans le monde de la programmation robotique.

Simulations hors ligne

L’un des plus grands risques liés à la programmation d’un robot industriel dans une usine est le temps d’arrêt qui en résulte. Un programmeur doit s'interfacer avec la machine, apporter des modifications au code et tester le mouvement de l'équipement dans le contexte de la production avant que les opérations puissent reprendre. Heureusement, un logiciel de simulation hors ligne peut être utilisé pour approximer les modifications de code que l'opérateur a l'intention d'incorporer, les bogues peuvent être corrigés avant la mise en ligne de la mise à jour de la programmation, et tout cela sans interrompre les opérations. Il n'y a aucun inconvénient financier à exécuter des simulations hors ligne et aucun danger pour l'opérateur puisque les simulations peuvent être exécutées sur un PC situé à l'écart de l'usine.

Il existe de nombreux types de programmes offrant des capacités de simulation hors ligne, mais le principe est le même : créer un environnement virtuel représentatif du processus de fabrication et programmer les mouvements à l'aide d'un modèle 3D sophistiqué.

Il convient de noter qu’aucun programme n’est carrément meilleur qu’un autre, mais qu’un seul peut être préférable en fonction de la complexité de l’application. L'attrait de ce type de programmation est qu'il permet au programmeur non seulement de programmer des mouvements robotiques, mais également de mettre en œuvre et de visualiser les résultats de la fonctionnalité de détection de collision et de quasi-accident, ainsi que d'enregistrer les temps de cycle.

Étant donné que le programme est créé indépendamment de l'appareil sur un ordinateur externe (et non manuellement, comme c'est le cas pour l'apprentissage du pendentif d'apprentissage), il permet aux fabricants de capitaliser sur la production à court terme en étant en mesure d'automatiser rapidement un processus sans entraver les opérations normales.

Bien que l'enseignement de la programmation des pendentifs offre une approche très nuancée des ajustements robotiques en usine, il y a sans doute un plus grand avantage à pouvoir exécuter des mises à jour de programmation dans un environnement de test avant de mettre à jour le code dans l'équipement physique.

Programmation par démonstration

Cette méthode est dans l’ensemble similaire au processus d’apprentissage du pendentif. Par exemple, comme avec le boîtier d'apprentissage, l'opérateur a la possibilité de « montrer » au robot, avec un degré élevé de précision, une série de nouveaux mouvements et de stocker ces informations dans l'ordinateur du robot. Il existe cependant quelques avantages qui créent des points de différenciation entre les deux. Par exemple, le boîtier d'apprentissage est un appareil portable sophistiqué qui contient de nombreuses commandes et fonctionnalités différentes. La programmation par démonstration nécessite généralement que l'opérateur dirige le bras robotique avec un joystick (plutôt qu'un clavier). Cela rend le processus de programmation beaucoup plus simple et rapide – deux choses qui se traduisent par moins de temps d’arrêt.

Ce type de programmation robotique prend également moins de temps pour qu'un opérateur devienne compétent ; puisque la tâche elle-même est programmée de la même manière qu’un opérateur humain la réaliserait.

L'avenir de la programmation robotique

Toutes ces méthodes de programmation ont leur place dans le monde de la robotique industrielle, mais aucune n’est parfaite. À leur manière, le développement et le déploiement de chacun peuvent entraver la production et augmenter les coûts pour le fabricant. Il faudra du temps pour apprendre au robot comment effectuer la tâche. Dans de nombreux cas, les compétences de l'opérateur ou du technicien peuvent varier considérablement ces délais d'une application à l'autre.

Imaginez cependant qu’un robot industriel ait simplement besoin de « voir » une tâche en cours d’exécution pour l’exécuter parfaitement, encore et encore. Le coût et le temps associés à la programmation de la robotique industrielle diminueraient considérablement.

Si cela semble trop beau pour être vrai, vous voudrez peut-être examiner de plus près l’industrie de la robotique ; ce type de formation robotique est déjà présent dans l’esprit des concepteurs de robotique industrielle. La théorie derrière la technologie est solide ; demandez à un opérateur de montrer au robot comment effectuer une tâche particulière et de permettre au robot d'analyser ces informations pour déterminer la séquence de mouvements la plus efficace qui doit être effectuée afin de reproduire la tâche. Au fur et à mesure que le robot apprend la tâche, il a la possibilité de découvrir de nouvelles façons d’améliorer la manière dont la tâche est exécutée.

Programmation de robots plus complexes

À mesure que de plus en plus d’usines passent à des usines intelligentes et installent des équipements plus autonomes, les tâches assignées aux robots deviendront plus complexes. Cela dit, les méthodes que nous utilisons actuellement pour programmer ces robots seront amenées à évoluer. Même si les activités de programmation contemporaines fonctionnent admirablement, il ne fait aucun doute que l’intelligence artificielle jouera un rôle important dans la manière dont les robots apprennent.