Disponibles dans une gamme de performances et de prix, les robots deviennent omniprésents dans tous les types d’opérations de production industrielle. Comprendre les capacités de chaque type de robot est essentiel pour faire le meilleur choix pour votre entreprise.

Depuis un demi-siècle, l’image des grands robots articulés à six axes soudant les carrosseries des voitures et des camions est devenue ancrée dans l’imaginaire populaire. Les robots sont utilisés dans des secteurs aussi divers que la santé, l'alimentation et les boissons, la sidérurgie et l'entreposage, partout où des tâches répétitives ou exigeantes sur le plan environnemental ou ergonomique peuvent être accomplies plus rapidement, de manière plus fiable et/ou de manière plus rentable. Aujourd’hui, les robots assemblent même de nouveaux robots.

Les robots sont dotés de un à sept axes, chaque axe offrant un degré de liberté. Un portique cartésien à deux axes trace généralement sur les axes XY ou YZ. Un robot à trois axes possède trois degrés de liberté et exécute ses fonctions via les axes XYZ. Ces petits robots sont de forme rigide et ne peuvent pas s'incliner ou tourner eux-mêmes, bien qu'ils puissent être équipés d'outils qui peuvent pivoter, tourner ou s'adapter à la forme d'une petite charge utile. Les robots à quatre et cinq axes disposent d'une flexibilité supplémentaire pour pivoter et s'incliner. Un robot articulé à six axes possède six degrés de liberté : la flexibilité de déplacer des objets dans n'importe quelle direction ou de les faire pivoter dans n'importe quelle orientation. Ces robots à six axes sont généralement choisis lorsqu'une application nécessite une manipulation complexe d'un objet volumineux ou lourd. Les robots à sept axes sont capables d'orientations supplémentaires pour manœuvrer les outils dans des espaces restreints. Ils peuvent fonctionner plus près de la pièce à travailler que les autres robots articulés pour un gain de place potentiel.

Robots articulés
La popularité des robots articulés à six et sept axes reflète la grande flexibilité permise par six degrés de liberté. Ils sont faciles à programmer, sont livrés avec leur propre contrôleur, et les séquences de mouvements et l'activation des E/S peuvent être programmées via un boîtier d'apprentissage convivial. Ils peuvent avoir une portée importante, supérieure à trois mètres sur certains modèles. Cette gamme de tailles rend les robots articulés adaptés à un grand nombre d’industries et d’applications impliquant la fabrication ou le déplacement de matériaux ou de produits finis.

De par sa conception, le robot articulé occupe un espace et une empreinte qui ne peuvent pas être utilisés à d'autres fins. Il possède également des singularités, c'est-à-dire des emplacements et des orientations dans l'espace environnant auquel il ne peut accéder. Ces limitations spatiales nécessitent des précautions de sécurité plus complexes puisque le robot sera souvent utilisé dans des zones où des travailleurs sont présents.

Robots cartésiens
Un robot cartésien, ou linéaire, est généralement un robot moins coûteux constitué d'un ensemble d'actionneurs linéaires et/ou d'actionneurs rotatifs à l'extrémité du bras pour les applications 3D. Ces robots sont très adaptables et faciles à installer et à entretenir. Les courses et les tailles de chaque axe peuvent être personnalisées en fonction de l'application. Sa portée et sa charge utile sont indépendantes l’une de l’autre et ne sont pas liées. L'axe linéaire existe dans un certain nombre de conceptions qui l'adaptent davantage à la fonction qu'il remplit.

La principale limitation du robot cartésien est sa relative rigidité. Il peut facilement s'adapter à un mouvement linéaire sur trois axes et à une rotation autour d'un quatrième axe. Cependant, il faut ajouter un contrôleur de mouvement pour effectuer une rotation autour de plusieurs axes. Les robots cartésiens sont rarement utilisés dans les situations de lavage car ils n'offrent pas une protection suffisante contre les infiltrations d'eau. De plus, une installation précise et minutieuse est requise : chaque axe doit être soigneusement aligné et la planéité de la surface doit être adéquate, en particulier dans les systèmes plus grands.

Robots SCARA
Les robots SCARA sont conçus pour des applications légères. Il s'agit d'une version simplifiée des robots articulés, et leur simplicité et leur petite taille les rendent faciles à intégrer sur les chaînes de montage. Les robots SCARA peuvent atteindre des temps de cycle assez impressionnants, avec une grande précision. Ils sont très compétents dans des fonctions telles que l'insertion de composants dans des espaces aux tolérances serrées tout en conservant leur rigidité lors de tels mouvements, ce qui en fait un choix rentable pour de nombreuses applications de prélèvement et de placement ainsi que pour la manipulation de petites pièces.

Robots Delta
Le robot delta est réputé pour sa rapidité, avec des cadences de prélèvement allant jusqu'à 300/min. Son type de montage le place au dessus de la zone de travail, limitant la perte d'encombrement. Il est souvent associé à un système de vision pour sélectionner des pièces placées de manière aléatoire dans des applications complexes de tri et d'emballage. Comme les robots articulés et SCARA, il sera généralement fourni avec un pupitre d'apprentissage pour une programmation aisée. Les robots Delta sont souvent utilisés dans les applications de production alimentaire mais, comme les robots cartésiens, ils peuvent nécessiter un blindage supplémentaire ou une séparation de l'environnement ambiant.

Robots collaboratifs
Les robots collaboratifs, ou cobots, constituent un développement relativement récent avec un avenir prometteur en rendant possible une interaction homme-machine sûre. En permettant une collaboration directe entre un travailleur et un robot, ils ajoutent une dimension à notre compréhension de la manière dont l’automatisation peut être intégrée dans l’industrie. Un cobot peut être un robot articulé, cartésien, SCARA ou delta. Même si, à ce jour, la plupart seraient classées comme articulées. Ils ont une capacité de charge utile de 4 à 35 kg, dont la taille et la portée (ainsi que le prix) augmentent en conséquence. Il existe des modèles avec jusqu'à sept axes ; ces derniers peuvent effectuer des tâches particulièrement exigeantes sur le plan ergonomique. Les cobots sont même utilisés comme robots indépendants sur les chaînes de production.

Faire votre choix
Lorsqu’on envisage un investissement dans la robotique, il faut considérer tous les aspects d’une candidature avant de faire une sélection finale. Voici quelques-uns des facteurs les plus importants à prendre en compte :

Portée et charge utile.

Ils devraient être les premiers critères pris en compte dans votre processus de sélection de robot, car ces facteurs peuvent immédiatement réduire la liste des options appropriées. Par exemple, une charge importante et lourde exclurait toute considération de technologies de manutention légères. En revanche, si la portée est longue mais que le poids de la charge utile est faible, un robot cartésien moins coûteux pourrait suffire.

Flexibilité.

Dans une application nécessitant cinq ou six degrés de liberté, un robot articulé peut être la seule solution viable. Si tel est le cas, une option pour les entreprises sensibles au prix et nécessitant un ou deux robots pourrait être des unités réutilisées (utilisées). Cependant, pour des applications plus simples, comme le positionnement et le chargement de petites pièces, l'insertion de pièces électroniques et le chargement de boîtes et de machines-outils (toute application où deux ou trois axes suffisent), pourquoi payer pour plus d'axes que ce que l'application demande ?

Vitesse.

L'application nécessite-t-elle un taux de prélèvement élevé, comme celui d'un robot delta, ou un taux de prélèvement moindre d'un portique cartésien ou d'un robot SCARA suffirait-il ?

Espace et empreinte.

De plus en plus, l’empreinte des machines et des lignes de production constitue une préoccupation majeure en matière de planification. L'espace au sol coûte cher et les entreprises souhaitent optimiser l'aménagement de leur atelier. Les robots cartésiens et delta offrent un net avantage sur les autres technologies, puisque seul l'espace vertical est perdu, ce qui est généralement moins critique.

Ingénierie et développement de projets.

Le temps et les dépenses de conception, d'assemblage, d'installation et de mise en service doivent être pris en compte dans l'établissement des coûts comparatifs, en particulier l'intégration d'un robot dans une machine ou un système plus grand. Des retards dans la réception et l’assemblage du robot pourraient retarder l’ensemble du projet.

Maintenabilité, réparabilité et disponibilité.

Les temps d'arrêt imprévus sont le cauchemar de tout responsable de production. Les robots doivent être relativement faciles à entretenir et à réparer.

Standardisation.

Au sein d'une entreprise ou d'un secteur, cela pourrait être une considération valable sur le plan commercial, même si le robot sélectionné n'est pas le mieux adapté ni même le moins cher mais capable de faire le travail. Parfois, le chemin le plus parcouru s’avérera être celui qui présente le moins de résistance (et de risque).

La prolifération des technologies robotiques a permis aux entreprises de toutes tailles d’accéder aux avantages de l’automatisation. Le meilleur robot pour vous est généralement celui qui correspond le mieux à votre application, non seulement pour réaliser des gains de productivité grâce à l'investissement et satisfaire aux exigences techniques de l'application, mais également du point de vue de problèmes connexes tels que la sécurité de l'usine, l'utilisation de l'espace et, bien sûr, le coût d’entrée et le support après-vente.