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. Après tout, s'ils sont particulièrement capables de produire rapidement et avec une qualité élevée, leur amplitude de mouvement est limitée. Alors, que faut-il réellement pour programmer un robot industriel ?

En réalité, si la robotique industrielle présente des niveaux de complexité variables, même la plus simple application d'un robot industriel est loin d'être une fonctionnalité prête à l'emploi. Autrement dit, un bras robotique nécessitant des mouvements limités sur les axes X, Y et Z pour accomplir sa tâche au quotidien nécessite 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, la quantité de travail et d'expertise nécessaire à la formation de ces fabricants artificiels augmentera proportionnellement. Examinons quelques-unes des méthodes de programmation des robots modernes.

Pendentif d'enseignement

Le terme « robot » peut évoquer de nombreuses images. Si le grand public peut comparer un robot à un film ou à la télévision, dans la plupart des secteurs, un robot consiste en un bras robotisé programmé pour accomplir une tâche de complexité variable avec un niveau de qualité acceptable.

Parfois, des gains d'efficacité peuvent être identifiés en cours de production et de légères variations doivent être apportées aux mouvements du robot. Arrêter la production pour reprogrammer l'équipement serait une opération coûteuse et peu pratique ; la sagesse populaire suggère 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 portable industrialisé robuste qui permet à l'opérateur de contrôler le robot en temps réel et 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 de commande peut ralentir l'équipement afin de pouvoir tracer les mouvements du robot pour s'adapter au changement de procédure. Ce processus peut paraître simple pour quiconque a déjà utilisé une manette de jeu vidéo, mais il ne se limite pas à la simple saisie des données. L'opérateur, par exemple, doit pouvoir visualiser le chemin le plus efficace que le robot empruntera afin de limiter strictement les mouvements à ceux qui sont nécessaires. Des mouvements inutiles ou des augmentations de temps, aussi minimes soient-ils, peuvent avoir des répercussions sur les capacités de production d'une chaîne de production. Extrapolé au fil du temps, un chemin inefficace tracé dans un robot pourrait entraîner des pertes financières importantes pour le fabricant.

Bien sûr, 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, à condition qu'un programmeur ait l'expérience nécessaire pour les mettre en œuvre. Ce type de programmation peut paraître simple pour un observateur, mais sa maîtrise peut prendre des années. Les pendentifs d'apprentissage existent depuis des années et restent un incontournable de la programmation robotique.

Simulations hors ligne

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

Il existe de nombreux types de programmes différents qui offrent 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 est à noter qu'aucun programme n'est irréprochable, mais l'un d'eux 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 des mouvements robotiques, mais aussi d'implémenter et de visualiser les résultats de la 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 pendentif), il permet aux fabricants de capitaliser sur la production à court terme en étant capables d'automatiser rapidement un processus sans entraver les opérations normales.

Bien que l’enseignement de la programmation en pendentif offre une approche très nuancée des ajustements robotiques dans l’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 globalement similaire à celle du boîtier d'apprentissage. Par exemple, comme avec le boîtier d'apprentissage, l'opérateur peut « montrer » au robot, avec une grande précision, une série de nouveaux mouvements et enregistrer ces informations dans l'ordinateur du robot. Cependant, quelques avantages les différencient. Par exemple, le boîtier d'apprentissage est un appareil portatif sophistiqué doté de nombreuses commandes et fonctionnalités. La programmation par démonstration 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 se traduit par une réduction des temps d'arrêt.

Ce type de programmation robotique prend également moins de temps à un opérateur pour devenir compétent, car la tâche elle-même est programmée de la même manière qu'un opérateur humain l'accomplirait.

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, leur développement et leur déploiement peuvent freiner la production et augmenter les coûts pour le fabricant. Il faudra du temps pour apprendre au robot à effectuer la tâche. Dans de nombreux cas, les compétences de l'opérateur ou du technicien peuvent varier considérablement d'une application à l'autre.

Imaginez qu'un robot industriel n'ait besoin que de « voir » une tâche s'accomplir pour l'exécuter parfaitement, encore et encore. Le coût et le temps de programmation de la robotique industrielle diminueraient considérablement.

Si cela semble trop beau pour être vrai, vous devriez peut-être vous intéresser de plus près à l'industrie de la robotique ; ce type de formation robotique est déjà présent dans l'esprit des concepteurs de robotique industrielle. La théorie derrière cette technologie est solide : un opérateur montre au robot comment effectuer une tâche particulière et le laisse analyser ces informations pour déterminer la séquence de mouvements la plus efficace à effectuer pour reproduire la tâche. À mesure que le robot apprend la tâche, il a la possibilité de découvrir de nouvelles façons d'améliorer son exécution.

Programmation de robots plus complexes

À mesure que de plus en plus d'usines se transforment en usines intelligentes et que des équipements plus autonomes sont installés, les tâches assignées aux robots deviendront plus complexes. Cela dit, les méthodes actuelles de programmation de ces robots devront évoluer. 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.