Disponibles dans une gamme de performances et de prix variée, les robots sont 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 du grand robot articulé à six axes soudant des carrosseries de voitures et de camions est ancrée dans l'imaginaire collectif. Les robots sont utilisés dans des secteurs aussi variés que la santé, l'agroalimentaire, la sidérurgie et l'entreposage, partout où des tâches répétitives, exigeantes sur le plan environnemental ou ergonomique, peuvent être accomplies plus rapidement, de manière plus fiable et/ou plus rentable. Aujourd'hui, les robots assemblent même de nouveaux robots.

Les robots sont équipés de un à sept axes, chacun 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 rigides et ne peuvent ni s'incliner ni pivoter, mais peuvent être équipés d'outils pivotants, rotatifs ou s'adaptant à la forme d'une petite charge utile. Les robots à quatre et cinq axes offrent une flexibilité supplémentaire de rotation et d'inclinaison. Un robot articulé à six axes possède six degrés de liberté, permettant 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 la manipulation complexe d'objets volumineux ou lourds. Les robots à sept axes offrent des orientations supplémentaires pour manœuvrer l'outillage dans des espaces restreints. Ils peuvent fonctionner plus près de la pièce que les autres robots articulés, ce qui permet un gain de place potentiel.

Robots articulés
La popularité des robots articulés à six et sept axes reflète la grande flexibilité offerte par les six degrés de liberté. Faciles à programmer, ils sont équipés de leur propre contrôleur, et les séquences de mouvements et l'activation des E/S peuvent être programmées via un boîtier d'apprentissage convivial. Leur portée est importante, dépassant les trois mètres sur certains modèles. Cette diversité 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 être utilisés à d'autres fins. Il présente également des singularités, c'est-à-dire des emplacements et des orientations dans l'espace environnant auxquels il ne peut accéder. Ces limitations spatiales nécessitent des mesures de sécurité plus complexes, car le robot sera souvent utilisé dans des zones où des travailleurs sont présents.

robots cartésiens
Un robot cartésien, ou linéaire, est généralement un robot économique composé d'un ensemble d'actionneurs linéaires et/ou 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 dimensions de chaque axe sont personnalisables en fonction de l'application. Sa portée et sa charge utile sont indépendantes et non interdépendantes. L'axe linéaire est disponible en plusieurs modèles, ce qui permet de l'adapter à la fonction qu'il remplit.

La principale limite du robot cartésien réside dans son manque de flexibilité. Il peut facilement gérer un mouvement linéaire sur trois axes et une rotation autour d'un quatrième. Cependant, il est nécessaire d'ajouter un contrôleur de mouvement pour effectuer une rotation sur plusieurs axes. Les robots cartésiens sont rarement utilisés en conditions 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, surtout pour les systèmes de grande taille.

Les robots SCARA
Les robots SCARA sont conçus pour des applications légères. Version simplifiée des robots articulés, leur simplicité et leur taille compacte facilitent leur intégration sur les chaînes de montage. Ils atteignent des temps de cycle impressionnants et une grande précision. Ils sont très performants pour des fonctions telles que l'insertion de composants dans des espaces aux tolérances serrées, tout en conservant leur rigidité lors de ces mouvements, ce qui en fait un choix économique pour de nombreuses applications de pick-and-place et de manutention de petites pièces.

Robots Delta
Le robot Delta est réputé pour sa rapidité, avec des cadences de prélèvement allant jusqu'à 300/min. Son montage le place au-dessus de la zone de travail, limitant ainsi la perte d'encombrement. Il est souvent associé à un système de vision pour prélever des pièces disposées aléatoirement dans des applications complexes de tri et d'emballage. Comme les robots articulés et SCARA, il est généralement équipé d'un boîtier d'apprentissage pour une programmation simplifiée. Les robots Delta sont souvent utilisés dans la 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, sont un développement relativement récent promis à un avenir prometteur pour permettre une interaction homme-machine sécurisée. En permettant une collaboration directe entre un opérateur et un robot, ils enrichissent notre compréhension de l'intégration de l'automatisation dans l'industrie. Un cobot peut être un robot articulé, cartésien, SCARA ou delta. Bien qu'à ce jour, la plupart soient classés comme articulés, ils offrent une capacité de charge utile de 4 à 35 kg, et leur taille et leur portée (et leur prix) peuvent être augmentées en conséquence. Il existe des modèles jusqu'à sept axes ; ces derniers peuvent effectuer des tâches particulièrement exigeantes sur le plan ergonomique. Les cobots sont même utilisés comme robots de production autonomes.

Faire votre choix
Avant d'investir dans la robotique, il est important de considérer tous les aspects de l'application avant de faire un choix définitif. Voici quelques-uns des facteurs les plus importants à prendre en compte :

Portée et charge utile.

Ces critères doivent être pris en compte en premier lors de votre processus de sélection de robot, car ils peuvent réduire d'emblée la liste des options appropriées. Par exemple, une charge lourde et volumineuse exclurait toute prise en compte des technologies de manutention légères. En revanche, si la portée est importante mais la charge utile faible, un robot cartésien moins coûteux pourrait suffire.

Flexibilité.

Pour une application nécessitant cinq ou six degrés de liberté, un robot articulé peut être la seule solution viable. Si tel est le cas, une solution pour les entreprises soucieuses du budget et nécessitant un ou deux robots pourrait être de réutiliser des unités usagées. Cependant, pour des applications plus simples, comme le positionnement et le chargement de petites pièces, l'insertion de composants électroniques et le chargement de boîtes et de machines-outils – toute application où deux ou trois axes suffisent – ​​pourquoi payer plus d'axes que nécessaire ?

Vitesse.

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

Espace et empreinte.

L'encombrement des machines et des lignes de production est de plus en plus une préoccupation majeure en matière de planification. L'espace au sol est coûteux et les entreprises souhaitent optimiser l'agencement de leurs ateliers. Les robots cartésiens et delta offrent un avantage certain par rapport aux autres technologies, car seul l'espace vertical est perdu, ce qui est généralement moins critique.

Ingénierie et développement de projets.

Le temps et les coûts de conception, d'assemblage, d'installation et de mise en service doivent être pris en compte dans l'estimation comparative des coûts, notamment lors de 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 devraient être relativement faciles à entretenir et à réparer.

Standardisation.

Au sein d'une entreprise ou d'un secteur, l'intégration d'un robot peut être une considération valable pour des raisons commerciales, même si le robot choisi n'est pas le plus adapté, ni même le moins cher, mais capable d'accomplir la tâche. Parfois, la voie la plus empruntée s'avère être celle qui offre le moins de résistance (et de risques).

La prolifération des technologies robotiques a permis aux entreprises de toutes tailles d'accéder aux avantages de l'automatisation. Le robot le plus adapté à vos besoins 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 aussi pour répondre à des enjeux connexes tels que la sécurité des installations, l'optimisation de l'espace et, bien sûr, le coût initial et le service après-vente.