Les robots industriels sont omniprésents ; ils produisent les biens que nous consommons et les véhicules que nous conduisons. Pour beaucoup, ces technologies sont souvent perçues comme simplistes. En effet, bien qu’elles soient capables de produire rapidement et avec une grande qualité, leur amplitude de mouvement reste limitée. Alors, que représente réellement la programmation d’un robot industriel ?

En réalité, si la complexité de la robotique industrielle varie considérablement, même l'application la plus simple d'un robot industriel est loin d'être prête à l'emploi. Autrement dit, un bras robotisé dont les mouvements sont limités aux axes X, Y et Z pour accomplir sa tâche quotidienne requiert bien plus que quelques lignes de code. À mesure que la robotique industrielle se perfectionne et que les usines traditionnelles se transforment en usines intelligentes, le travail et l'expertise nécessaires à la programmation de ces robots augmenteront proportionnellement. Examinons quelques méthodes de programmation des robots modernes.

Pendentif d'apprentissage

Le terme « robot » peut évoquer des images très diverses. Si le grand public associe souvent un robot à un personnage de film ou de série télévisée, dans la plupart des secteurs d'activité, un robot se compose d'un bras robotisé programmé pour accomplir une tâche de complexité variable avec un niveau de qualité acceptable.

Il arrive que des gains d'efficacité soient identifiés en cours de production, et que de légères modifications soient apportées aux mouvements du robot. Arrêter la production pour reprogrammer l'équipement serait une entreprise coûteuse et irréalisable ; on a souvent tendance à penser que chaque variation de ces mouvements doit être programmée méticuleusement dans un ordinateur, ligne par ligne ; or, rien n'est plus faux.

Un boîtier d'apprentissage, ou plus communément appelé pendentif d'apprentissage ou pistolet d'apprentissage, est un appareil portatif robuste et industriel 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 fonctionnent généralement à des vitesses difficiles à appréhender visuellement. Cependant, un opérateur utilisant une console de programmation peut ralentir la machine afin de planifier les mouvements du robot et ainsi adapter la procédure. Ce processus peut paraître simple pour quiconque a déjà utilisé une manette de jeu vidéo, mais il est bien plus complexe que la simple saisie de commandes. L'opérateur doit, par exemple, être capable de visualiser le trajet le plus efficace que suivra le robot afin de limiter ses mouvements au strict nécessaire. Des mouvements inutiles ou des pertes de temps, même minimes en apparence, peuvent avoir un impact considérable sur la productivité d'une chaîne de production. À terme, un trajet inefficace programmé dans le robot pourrait engendrer 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 aussi souvent que possible. Ces mouvements sont plus efficaces du point de vue de la mobilité, à condition que le programmeur possède l'expérience nécessaire pour les implémenter. En effet, ce type de programmation peut paraître simple pour un observateur extérieur, mais en réalité, sa maîtrise peut prendre des années. Les pupitres d'apprentissage existent depuis longtemps et restent un élément incontournable du monde de la programmation robotique.

Simulations hors ligne

L'un des principaux risques liés à la programmation d'un robot industriel en atelier est l'arrêt de production qui en résulte. Un programmeur doit interagir avec la machine, modifier le code et tester les mouvements de l'équipement dans le contexte de la production avant la reprise des opérations. Heureusement, un logiciel de simulation hors ligne permet de simuler les modifications de code que l'opérateur souhaite intégrer, de corriger les bogues avant la mise en production de la mise à jour et ce, sans interrompre la production. L'utilisation de simulations hors ligne ne présente aucun inconvénient financier ni aucun danger pour l'opérateur, car elles peuvent être exécutées sur un PC situé à distance de l'atelier.

Il existe de nombreux types de programmes offrant des capacités de simulation hors ligne, mais le principe reste 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 intrinsèquement meilleur qu'un autre, mais que l'un peut être préférable selon la complexité de l'application. L'intérêt de ce type de programmation réside dans le fait qu'il permet non seulement de programmer les mouvements du robot, mais aussi de mettre en œuvre et de visualiser les résultats des fonctions de détection des collisions et des quasi-collisions, et 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 par pupitre), il permet aux fabricants de tirer profit de la production en petites séries en étant capables d'automatiser rapidement un processus sans entraver les opérations normales.

Bien que la formation à la programmation par pupitre offre une approche très nuancée des réglages robotiques en usine, il est sans doute plus avantageux de pouvoir exécuter les 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 globalement similaire à la programmation par pupitre. Par exemple, comme avec le pupitre, l'opérateur peut « montrer » au robot, avec une grande précision, une série de nouveaux mouvements et enregistrer ces informations dans son ordinateur. Cependant, quelques avantages distinguent les deux méthodes. Par exemple, le pupitre est un appareil portable sophistiqué doté de nombreuses commandes et fonctionnalités. La programmation par démonstration, quant à elle, nécessite généralement que l'opérateur pilote le bras robotisé à l'aide d'un joystick (plutôt que d'un clavier). Cela simplifie et accélère considérablement le processus de programmation, ce qui réduit les temps d'arrêt.

Ce type de programmation robotique permet également à un opérateur de devenir compétent plus rapidement, car la tâche elle-même est programmée de la même manière qu'un opérateur humain l'effectuerait.

L'avenir de la programmation robotique

Toutes ces méthodes de programmation ont leur utilité dans le monde de la robotique industrielle, mais aucune n'est parfaite. Leur développement et leur déploiement peuvent, chacun à leur manière, freiner la production et augmenter les coûts pour le fabricant. Il faut du temps pour apprendre au robot à exécuter la tâche. Bien souvent, le temps d'apprentissage peut varier considérablement d'une application à l'autre, en fonction des compétences de l'opérateur ou du technicien.

Imaginez cependant qu'un robot industriel n'ait besoin que de « voir » une tâche en cours d'exécution pour la reproduire à la perfection, encore et encore. Le coût et le temps associés à la programmation des robots industriels diminueraient considérablement.

Si cela vous semble trop beau pour être vrai, renseignez-vous sur l'industrie de la robotique : ce type de formation de robots est déjà au cœur des préoccupations des concepteurs de robots industriels. Le principe de cette technologie est solide : un opérateur montre au robot comment effectuer une tâche particulière, et le robot analyse ces informations afin de déterminer la séquence de mouvements la plus efficace pour reproduire la tâche. Au fur et à mesure de son apprentissage, le robot découvre de nouvelles façons d'améliorer l'exécution de la tâche.

Programmation de robots plus complexes

Avec la transition croissante des usines vers les usines intelligentes et l'installation d'équipements plus autonomes, les tâches confiées aux robots deviendront plus complexes. De ce fait, les méthodes de programmation actuelles devront évoluer. Bien que les techniques de programmation actuelles soient performantes, il ne fait aucun doute que l'intelligence artificielle jouera un rôle important dans l'apprentissage des robots.