La révolution silencieuse des robots lourds en génie mécanique : pourquoi l'IA fait désormais la différence pour les robots les plus puissants

### Oubliez les usines : ces robots géants conquièrent désormais les chantiers de construction et les parcs éoliens ### Plus besoin de cages : comment les robots lourds deviennent des coéquipiers sûrs pour les humains ### La réponse à la pénurie de compétences ? Ces robots s'attaquent aux tâches les plus difficiles au monde ### Le Choc des Titans : ce n'est pas la puissance, mais le logiciel qui décide qui construit le meilleur robot ###

L'évolution de la force : les derniers développements en matière de robots lourds hautes performances

Le secteur de la robotique lourde connaît une profonde transformation qui va bien au-delà de la simple augmentation de la charge utile et de la portée. Les développements récents témoignent d'un changement de paradigme vers une approche holistique privilégiant l'intelligence, l'adaptabilité, la convivialité et le développement de nouveaux domaines d'application. Les logiciels, l'intelligence artificielle (IA) et la mécatronique avancée sont devenus les principaux moteurs de valeur, permettant à ces puissantes machines d'effectuer des tâches complexes dans des environnements dynamiques, souvent en collaboration directe avec les humains. Parmi les principales tendances, on peut citer l'effacement croissant des frontières entre robots industriels traditionnels et systèmes collaboratifs (cobots), l'expansion dans des secteurs comme la construction et les énergies renouvelables, et l'importance croissante du coût total de possession (TCO) et de la durabilité. Ces évolutions définissent la prochaine génération de robots lourds, non seulement plus robustes, mais surtout plus intelligents, plus flexibles et plus accessibles.

La nouvelle génération de robots lourds : redéfinir la puissance et la précision

Le marché des robots lourds évolue, passant d'une simple compétition pour la charge utile maximale à un paysage diversifié où performances et efficacité spécifiques à chaque application sont primordiales. Les principaux fabricants se distinguent par la puissance, la vitesse, la compacité et une conception intelligente de leurs produits.

Définir la catégorie des poids lourds modernes : plus que de la puissance brute

Les robots lourds sont conçus pour manipuler des charges généralement de 250 kg et/ou d'une portée de plus de 4 mètres. Ils constituent l'épine dorsale d'industries telles que la production automobile, la construction mécanique, les fonderies et, de plus en plus, le secteur de la construction, où ils déplacent des composants massifs tels que des blocs moteurs, des poutres en acier et des carrosseries de véhicules. La gamme de charges utiles est énorme, allant de quelques centaines de kilogrammes à un pic actuel de 2 300 kg.

Cependant, l'évaluation des robots lourds modernes a évolué. Si la charge utile maximale reste un critère clé, des mesures d'efficacité globales sont de plus en plus prises en compte. Ces mesures incluent le rapport charge utile/poids, l'encombrement requis, la consommation énergétique et la capacité à manipuler des charges à moments d'inertie élevés avec précision et dynamisme. Ces critères reflètent une meilleure compréhension du coût total de possession et des exigences des environnements de production modernes et flexibles.

Paysage concurrentiel et modèles phares (2024-2026)

Le marché est dominé par des acteurs établis tels que KUKA, Fanuc, ABB et Yaskawa, tandis que de nouveaux concurrents, comme le chinois Estun, gagnent en importance. Les stratégies de ces entreprises témoignent d'une divergence remarquable qui va au-delà de la simple maximisation de la charge utile.

Fanuc demeure le leader incontesté du marché des robots ultra-lourds avec sa série M-2000iA. Avec une charge utile de 2,3 tonnes, le modèle M-2000iA/2300 est le robot à bras articulé 6 axes le plus puissant au monde et est idéal pour les tâches exigeant une force maximale, comme le levage de châssis de véhicules entiers.

KUKA poursuit une stratégie d'optimisation des performances. La série KR FORTEC ultra, offrant des charges utiles allant jusqu'à 800 kg, se distingue par un excellent rapport charge/poids et une conception compacte. Ce résultat est obtenu grâce à des caractéristiques de conception innovantes, telles qu'un système à double bras qui augmente la rigidité sans surcharger le poids. Pour les applications de palettisation, la série KR 1000 titan propose des modèles avec des charges utiles allant jusqu'à 1 300 kg.

ABB positionne son robot phare, l'IRB 8700, comme le plus rapide de sa catégorie. Avec une charge utile allant jusqu'à 800 kg (ou 1 000 kg avec le poignet incliné), il atteint des temps de cycle 25 % plus rapides que les modèles comparables. ABB met également l'accent sur la fiabilité grâce à une conception mécanique simplifiée avec un seul moteur et réducteur par axe, réduisant ainsi la maintenance et le coût total de possession.

Yaskawa propose une large gamme, dont le Motoman MH600, d'une capacité de charge de 600 kg. Sa conception à articulation parallèle assure une stabilité et une rigidité élevées, particulièrement avantageuses pour la manipulation de pièces à forte inertie. La série GP est conçue pour les applications à grande vitesse.

Des concurrents émergents comme Estun et Kawasaki font également leur entrée sur le marché. Estun, premier fabricant chinois de robots industriels, prévoit de lancer en Europe des modèles tels que l'ER 13300, d'une charge utile de 1 000 kg. Kawasaki élargit sa gamme avec le MXP710L (710 kg) et la série M, capable de supporter jusqu'à 1 500 kg.

Ces différentes approches démontrent que le marché des robots lourds a évolué, passant d'une course unidimensionnelle à la charge utile la plus élevée à un paysage concurrentiel plus différencié. Les fabricants rivalisent désormais sur des performances spécialisées, adaptées aux besoins spécifiques des clients – qu'il s'agisse de puissance maximale, d'efficacité en espace restreint ou de vitesse maximale. Les utilisateurs peuvent ainsi choisir une solution optimisée pour leurs conditions de production, plutôt que de se contenter du modèle le plus puissant disponible.

Géants de la robotique : les robots industriels les plus puissants en comparaison

Dans le monde des robots industriels, certains géants impressionnants se distinguent par leurs charges utiles colossales et leurs spécifications techniques. Les fabricants Fanuc, KUKA, ABB, Kawasaki, Estun et Yaskawa se disputent la première place sur ce segment de marché.

Le Fanuc M-2000iA/2300 se distingue par sa charge utile exceptionnelle de 2 300 kg et son poignet protégé IP67. KUKA présente le KR 1000 1300 titan PA, un robot d'une charge utile de 1 300 kg, idéal pour les applications de palettisation et doté d'une conception compacte à 6 axes. L'ABB IRB 8700 se distingue par une vitesse 25 % supérieure à celle des modèles similaires et une conception simplifiée pour une fiabilité maximale.

Avec la MG15HL, Kawasaki mise sur un mécanisme de liaison hybride permettant des couples et des charges utiles élevés sans contrepoids supplémentaires. Le Yaskawa Motoman MH600 impressionne par sa conception à liaison parallèle, qui garantit une stabilité optimale même avec des charges à moments d'inertie élevés.

L'Estun ER 13300 est un nouveau venu intéressant, un robot robuste qui vise à conquérir le marché européen. Ces robots illustrent de manière impressionnante l'évolution technologique de l'automatisation industrielle et l'innovation constante des principaux fabricants.

Le moteur de l'intelligence : l'IA et les logiciels comme facteurs de différenciation clés

Les avancées les plus significatives dans le domaine des robots lourds ne sont plus purement mécaniques. C'est plutôt la fusion de la robotique avec l'intelligence artificielle et des logiciels avancés qui élargit fondamentalement les capacités de ces machines et révolutionne leur fonctionnement.

De l'automatisation à l'autonomie : l'impact de l'intelligence artificielle et de l'apprentissage automatique

L'IA et l'apprentissage automatique (ML) transforment les robots industriels, outils rigides et préprogrammés, en systèmes adaptatifs et intelligents, capables de percevoir, de décider et d'apprendre. Cette évolution est cruciale pour gérer la variabilité et la complexité des processus de fabrication et de logistique modernes.

Perception avancée (les « yeux »)

Les robots modernes n'opèrent plus à l'aveugle. Ils sont équipés de systèmes de capteurs sophistiqués, notamment de vision 2D et 3D, de LiDAR et de caméras stéréo, qui leur permettent d'appréhender parfaitement leur environnement. Cette capacité perceptive est alimentée par des algorithmes d'apprentissage profond pour la détection, la localisation et la segmentation des objets, ce qui rend leur utilisation possible dans des environnements non structurés.

Cas d'utilisation – Prélèvement dans un bac : des systèmes tels que KUKA.SmartBinPicking utilisent un traitement d'image avancé pour identifier les objets disposés de manière aléatoire dans un bac, déterminer leurs points de préhension et les retirer en toute sécurité – une tâche pratiquement impossible avec la programmation traditionnelle basée sur des règles.

Cas d'utilisation – Reconnaissance de chantier : La recherche développe activement des modèles de reconnaissance d'objets basés sur YOLO (You Only Look Once). Ceux-ci permettent aux robots d'identifier les ouvriers, les véhicules et les structures des bâtiments sur des chantiers dynamiques, condition préalable à un fonctionnement autonome dans des environnements aussi complexes.

Gestion intelligente des tâches (le « cerveau »)

L'IA ne sert pas seulement à voir, mais aussi à agir. Les modèles ML permettent aux robots d'adapter leurs actions aux conditions changeantes en temps réel.

Cas d'utilisation – Dépalettisation assistée par IA : FANUC utilise des systèmes de vision pilotés par IA pour permettre aux robots de décharger de manière autonome des palettes mixtes de tailles et de positions de cartons variables. Ces systèmes peuvent traiter plus de neuf cartons par minute, remplaçant ainsi un travail manuel extrêmement exigeant physiquement.

Cas d'utilisation – Soudage assisté par IA : Les systèmes de nouvelle génération, tels que NovAI™, exploitent la vision industrielle et l'IA pour un soudage adaptatif en temps réel. Ils peuvent suivre les soudures, ajuster les écarts et les points de soudure, et corriger dynamiquement les paramètres de soudage. Cela automatise des processus auparavant jugés trop incohérents pour la robotique en raison des tolérances des composants et constitue une avancée cruciale pour la construction lourde dans des secteurs comme la construction navale.

La révolution de l'utilisabilité : simplifier la complexité grâce à des logiciels avancés

Traditionnellement, la programmation de robots industriels était une tâche hautement spécialisée nécessitant une connaissance approfondie de langages de programmation propriétaires tels que KRL (Kuka) ou RAPID (ABB). Cela représentait un obstacle important à l'entrée et ralentissait la mise en œuvre de solutions d'automatisation.

Systèmes d'exploitation de nouvelle génération

Les principaux fabricants répondent à ce goulot d’étranglement en développant de nouveaux systèmes d’exploitation intuitifs conçus pour démocratiser le fonctionnement des robots.

KUKA iiQKA.OS : un système d'exploitation moderne basé sur Linux, doté d'une interface utilisateur web (iiQKA.UI) aussi simple d'utilisation qu'un smartphone. Il prend en charge la programmation par instructions, permet la mise en service virtuelle et est conçu pour favoriser un écosystème complet d'applications et de matériels tiers (la « République Robotique »).

FANUC iHMI : l'« Interface Homme-Machine Intelligente » est une interface utilisateur graphique tactile conçue pour réduire considérablement les temps de configuration et de formation. Elle intègre des outils de planification, d'édition et d'amélioration, tels que l'estimation du temps de cycle et la gestion de la maintenance, dans une interface unique et claire.

Démocratisation de la programmation

La tendance s'oriente clairement vers des interactions sans code ou low-code. Les environnements de programmation visuels avec fonction glisser-déposer et éditeurs de workflows graphiques deviennent la norme. Les méthodes d'« enseignement par démonstration », dans lesquelles un opérateur guide manuellement le bras du robot dans un mouvement (guidage manuel) ou utilise des outils externes tels que Tracepen de Wandelbot pour « montrer » une tâche au robot, réduisent encore davantage les obstacles à la programmation.

Le pouvoir de la simulation (jumeaux numériques)

Les logiciels de programmation et de simulation hors ligne tels que KUKA.Sim ou ABB RobotStudio sont devenus des outils indispensables. Ils permettent aux entreprises de concevoir, tester et optimiser virtuellement des cellules robotisées complètes avant même la commande du matériel physique. Cette « mise en service virtuelle » réduit considérablement le temps de configuration en conditions réelles, minimise les risques grâce à la détection précoce des collisions ou des problèmes d'accessibilité, et permet de réaliser la programmation parallèlement à l'achat du matériel.

Ces évolutions marquent une mutation fondamentale de la robotique. Les fabricants ne se contentent plus de vendre un bras robotisé avec un contrôleur, mais construisent des plateformes numériques complètes, incluant des systèmes d'exploitation, des boutiques d'applications, des réseaux partenaires et des connexions cloud. KUKA promeut activement un écosystème de partenaires (« Robotic Republic ») pour iiQKA, avec des interfaces ouvertes pour les fournisseurs tiers. Parallèlement, des plateformes telles que ctrlX AUTOMATION de Bosch Rexroth permettent de contrôler des robots de différentes marques (ABB, KUKA, FANUC) via une interface unifiée. Cette évolution reflète l'évolution du marché des smartphones, où la valeur d'un appareil est largement déterminée par son écosystème d'applications. Le champ de la concurrence se déplace ainsi des simples spécifications matérielles vers la puissance et l'ouverture de l'écosystème logiciel. Pour les utilisateurs, cela signifie une dépendance moindre à un seul fabricant, une innovation plus rapide et l'accès à une gamme plus large de solutions spécialisées. Le robot devient la plateforme matérielle sur laquelle repose une solution d'automatisation définie par logiciel.

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Mécatronique avancée : l'évolution physique de l'énergie

Parallèlement aux progrès rapides des logiciels et de l'IA, la forme physique des robots lourds évolue également. Les innovations en matière de conception, de science des matériaux et de technologie des effecteurs terminaux sont essentielles pour traduire cette intelligence accrue en performances mécaniques.

Innovations en matière de conception et de matériaux : plus de performances avec moins de masse

Une tendance clé est le développement de robots plus légers et plus compacts, tout en offrant une charge utile égale ou supérieure. Le KUKA KR Fortec, par exemple, pèse jusqu'à 700 kg de moins que son prédécesseur, tandis que la série KR FORTEC ultra affiche un rapport charge utile/poids exceptionnel. Cette réduction de poids allège les exigences en matière de fondations, diminue la consommation d'énergie et permet une utilisation dans des sites de production plus denses et aux espaces restreints.

Ceci est rendu possible grâce à des concepts cinématiques avancés. Le système à double bras de KUKA et les bras très rigides de Fanuc améliorent la précision et réduisent les vibrations à grande vitesse et sous de lourdes charges. Le mécanisme de liaison hybride de Kawasaki élimine le recours à des contrepoids encombrants, augmentant ainsi l'espace de travail du robot.

Un autre aspect important est la modularité. Les gammes de robots telles que celles de KUKA (KR Quantec, Fortec, Fortec ultra) partagent de plus en plus de composants communs, comme les mains centrales. Cela simplifie la maintenance et réduit les coûts de stock de pièces détachées pour les clients exploitant une flotte de robots diversifiée.

Pour une utilisation en environnements extrêmes, des variantes spécialisées telles que les versions « Fonderie » ou « Hygiénique » sont désormais standard. Ces modèles sont dotés de poignets et de boîtiers IP67, de revêtements résistants à la chaleur et à la corrosion, et de lubrifiants de qualité alimentaire, ce qui permet leur utilisation en fonderie, forge ou dans l'industrie agroalimentaire.

Effecteurs terminaux de nouvelle génération : les mains du robot

Les préhenseurs situés à l'extrémité du bras robotique, appelés effecteurs terminaux, évoluent, passant de simples pinces pneumatiques à des systèmes mécatroniques complexes. Ils sont de plus en plus équipés de capteurs avancés qui leur confèrent une fonctionnalité adaptative. Bien qu'ils soient encore principalement utilisés dans des applications à faible charge utile, les principes de la robotique douce et de la bionique influencent la technologie des préhenseurs. L'objectif est de manipuler une plus grande variété d'objets, de formes et de matériaux, avec une plus grande fiabilité et un effort moindre. Pour les objets lourds et complexes, des mécanismes multi-axes entièrement motorisés sont en cours de développement, permettant une manipulation précise.

Des capteurs de force et de couple montés sur le poignet confèrent au robot un « sens tactile ». Ils lui permettent d'effectuer des tâches sensibles, comme l'assemblage précis de composants, l'application d'une force définie lors du meulage ou la réaction en toute sécurité aux collisions imprévues.

L'écosystème des capteurs : le fondement de la perception et de la sécurité

Les robots lourds modernes s'appuient sur un riche écosystème de capteurs internes et externes. Les capteurs internes, tels que les encodeurs de moteur et les capteurs de couple intégrés aux articulations, sont essentiels à un contrôle précis des mouvements. Les capteurs externes, tels que les caméras 3D, les LiDAR et les capteurs à ultrasons, fournissent les données nécessaires à la surveillance environnementale et à la sécurité de la collaboration homme-robot. Des systèmes intégrés de protection contre les collisions et les surcharges peuvent déclencher un arrêt d'urgence en cas de collision ou de charge excessive, protégeant ainsi le robot et la pièce. Ces systèmes sont de plus en plus sophistiqués et offrent, par exemple, des seuils de déclenchement réglables pneumatiquement.

Durabilité et efficacité : l'accent mis sur le coût total de possession (TCO)

L'efficacité énergétique est devenue un objectif clé de conception. Grâce à une construction légère, des trajectoires de mouvement optimisées par logiciel et des modes veille économes en énergie, les fabricants réduisent la consommation énergétique de leurs robots. Cela permet non seulement de réduire les coûts d'exploitation, mais aussi d'améliorer l'impact environnemental de la solution d'automatisation. Des conceptions mécaniques simplifiées, comme celles d'ABB avec un seul moteur par axe, et une construction modulaire améliorent la fiabilité (temps moyen entre pannes, MTBF) et les temps de réparation (temps moyen de réparation, MTTR), réduisant ainsi encore le coût total de possession.

Les progrès de la mécatronique interagissent étroitement avec les développements des logiciels et de l'IA. Une conception de bras plus rigide et moins vibrante (amélioration matérielle) est indispensable à un logiciel de contrôle de mouvement avancé (amélioration logicielle) pour déplacer le robot plus rapidement et avec plus de précision. Des algorithmes de planification de trajectoire basés sur l'IA peuvent ensuite calculer la trajectoire la plus économe en énergie pour cette cinématique précise. Des capteurs force-couple intégrés fournissent quant à eux un retour d'information en temps réel, permettant au logiciel de contrôle de réagir aux forces imprévues et de renforcer la robustesse du processus. La performance d'un robot moderne à usage intensif est donc une propriété émergente du système global, dans lequel mécanique, capteurs et logiciel sont inextricablement liés.

Horizons élargis : nouveaux domaines d'application pour la robotique lourde

Les avancées technologiques en matière d'IA, de logiciels et de mécatronique permettent l'utilisation de robots robustes dans des secteurs auparavant tributaires du travail manuel ou d'une automatisation rigoureuse. Les robots quittent les ateliers contrôlés pour conquérir des environnements dynamiques et non structurés.

Le chantier automatisé

Le secteur de la construction est confronté à d'énormes défis en raison de la pénurie de main-d'œuvre qualifiée, des risques élevés en matière de sécurité et des pressions croissantes sur la productivité. Par conséquent, 81 % des entreprises de construction prévoient d'introduire des robots au cours des dix prochaines années.

Applications : Les robots robustes manipulent des composants massifs tels que des profilés en acier, des éléments préfabriqués en béton et des maisons modulaires. Ils sont utilisés pour la production automatisée, par exemple pour le perçage, le rivetage et la fixation de composants de grande taille. Le Fischer BauBot en est un exemple concret, spécialement conçu pour les travaux de perçage et de chevillage sur les grands chantiers. Les robots peuvent également être équipés d'outils de coupe pour usiner des pièces en béton et en acier sur site avec une grande précision.

Technologies clés : Le succès dans cet environnement non structuré dépend essentiellement de la reconnaissance d’objets basée sur l’IA pour identifier les matériaux et les obstacles, ainsi que de plates-formes mobiles robustes.

Énergie pour l'avenir : automatisation de la production d'énergies renouvelables

L’expansion massive des énergies renouvelables nécessite une production et une installation plus rapides et plus rentables de composants de grande taille tels que des pales d’éoliennes et des panneaux solaires.

Énergie éolienne : Lors de la production de pales d'éoliennes, des robots interviennent pour le post-traitement (découpe, ponçage, remplissage), ce qui améliore la qualité et soulage les ouvriers des tâches dangereuses. Dans le cadre du placement automatisé des fibres (AFP), des bras robotisés positionnent avec précision des bandes de fibre de carbone ou de verre pour produire des pales de rotor plus légères et plus stables. Des systèmes robotisés spéciaux traitent le pied de pale (sciage, fraisage, perçage) et réduisent les temps de cycle jusqu'à 50 % par rapport aux machines conventionnelles.

Énergie solaire : Des entreprises comme Charge Robotics et Terabase développent des « usines » mobiles qui automatisent le pré-assemblage et l'installation de sections entières de modules solaires directement sur les chantiers de construction de parcs solaires, doublant ainsi potentiellement la productivité. Le robot « Maximo » d'AES utilise l'IA, le LiDAR et la vision artificielle pour automatiser le levage et l'installation de panneaux solaires lourds, réduisant ainsi les délais et les coûts jusqu'à 50 %. Le système Hyperflex de Comau est une usine mobile installée dans une semi-remorque qui assemble et installe des trackers solaires directement sur le terrain.

Modernisation de l'industrie lourde : construction navale et aérospatiale

Construction navale : Ce secteur traditionnellement peu automatisé commence à adopter des robots mobiles robustes. Développé par Comau en collaboration avec le chantier naval Fincantieri, le MR4Weld est un robot de soudage mobile autonome capable de naviguer dans l'environnement non structuré d'un chantier naval pour effectuer des travaux de soudage sur de grandes sections de coque. Il offre ainsi une flexibilité et une efficacité inégalées pour l'assemblage de structures métalliques géantes.

Aérospatiale : Des robots robustes de haute précision sont utilisés pour percer, riveter et assembler de gros composants d'avions tels que des ailes et des sections de fuselage, où les niveaux de précision et de répétabilité les plus élevés sont requis.

Boucler la boucle : le rôle dans l'économie circulaire

Les objectifs de durabilité et les réglementations de l’UE entraînent la nécessité d’un recyclage et d’une refabrication efficaces de produits complexes.

Démontage automatisé : les robots robustes sont idéaux pour démonter des produits volumineux et lourds.

Batteries de véhicules électriques : En raison de leur poids élevé et des risques potentiels (électriques et chimiques), le démontage robotisé des batteries de véhicules électriques est essentiel pour un recyclage sûr et économique. Des projets de recherche développent des cellules robotisées qui séparent automatiquement les modules et les cellules de batterie.

Électronique et moteurs à grande échelle : L'Institut Fraunhofer travaille sur des systèmes robotisés utilisant l'IA et la vision artificielle pour démonter automatiquement des ordinateurs, des machines à laver et des moteurs électriques afin de récupérer des matériaux précieux comme le cuivre et les aimants en terres rares. Il s'agit d'une étape importante vers la mise en place d'une « exploitation minière urbaine ».

Ces nouveaux domaines d'application ont un point commun : ils font passer le robot de l'environnement hautement structuré et prévisible d'une usine à un « terrain » dynamique, non structuré et souvent hostile. Ce changement d'environnement est le principal moteur des avancées technologiques en IA, en détection et en mécatronique. Le défi technique consiste à passer de l'optimisation des mouvements répétitifs à la gestion de l'incertitude. La réussite future dépendra moins d'améliorations progressives de la vitesse ou de la précision que des avancées en matière de perception environnementale, de navigation autonome et de planification adaptative des tâches.

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La frontière collaborative : interaction homme-robot sécurisée avec des charges utiles élevées

Une tendance émergente, à première vue contradictoire, est l'application de principes collaboratifs à des robots capables d'exercer des forces potentiellement mortelles. Cette évolution transforme des robots lourds, autrefois machines isolées, en puissants coéquipiers.

Au-delà de la cage : le spectre de la collaboration

Le concept de sécurité traditionnel, qui consiste à utiliser des robots lourds à l'intérieur de barrières de protection, est inefficace et crée une séparation rigide entre les tâches humaines et celles des machines. Cependant, la collaboration homme-robot (CHR) moderne ne se résume pas à un concept unique, mais englobe un spectre allant de la simple coexistence (le robot s'arrête lorsqu'un humain entre dans son espace de travail) à la collaboration étroite (l'homme et le robot travaillant simultanément sur la même pièce).

Le principal avantage de cette approche est que, contrairement aux cobots légers traditionnels, les robots industriels compatibles HRC ne sont soumis à aucune limitation de charge utile, de vitesse ou de précision. Ils offrent ainsi le meilleur des deux mondes : les performances d'un robot industriel et la flexibilité d'une application collaborative.

Technologies clés pour un HRC robuste et sûr

La sécurité HRC avec des robots lourds est rendue possible par une combinaison de technologie de capteurs avancée et de fonctions de contrôle intelligentes.

Détection de sécurité avancée : La base d'un HRC sûr réside dans sa capacité à détecter la présence et les intentions humaines. Cette capacité est assurée par des scanners laser certifiés, des caméras 3D et même des sols sensibles à la pression qui génèrent des champs de protection dynamiques à plusieurs niveaux autour du robot.

Surveillance de la vitesse et de la séparation (SSM) : Il s'agit d'une méthode collaborative clé dans laquelle la vitesse du robot est inversement proportionnelle à sa distance par rapport à l'humain. Si un humain s'approche, le robot ralentit. Si l'humain s'approche trop, le robot s'arrête en toute sécurité. Cela permet une interaction fluide et efficace, sans barrières physiques.

Limitation de puissance et de force (PFL) : Bien que cela représente un défi en raison de la forte inertie des robots lourds, des systèmes de contrôle avancés et des capteurs de couple intégrés à chaque articulation permettent même aux robots de grande taille de fonctionner en mode de limitation de force pour des tâches spécifiques. Ils s'arrêtent immédiatement en cas de contact inattendu. Cette fonctionnalité est souvent utilisée pour les tâches de guidage manuel ou de transfert.

Normalisation et évaluation des risques : La mise en œuvre d'applications HRC sûres est réglementée par des normes telles que la norme EN ISO 10218 et la spécification technique ISO/TS 15066. Une évaluation rigoureuse des risques de l'ensemble de l'application – robot, pince, pièce et environnement) est une condition préalable essentielle. Même un robot intrinsèquement sûr peut utiliser un outil dangereux.

Ces évolutions conduisent à une redéfinition du terme « cobot ». Traditionnellement, ce terme était synonyme de bras robotiques compacts, légers et intrinsèquement sûrs. L'intégration de fonctionnalités collaboratives dans les robots industriels lourds rompt avec ce paradigme. « Collaboratif » évolue d'un simple nom (un type de robot, un « cobot ») vers un adjectif ou un ensemble de fonctionnalités (« une application robotique collaborative »). L'avenir ne réside pas dans le choix binaire entre un « cobot » et un « robot industriel », mais dans le choix d'un robot industriel doté de la charge utile et des performances appropriées, puis doté des fonctionnalités de sécurité collaboratives requises pour l'application spécifique. Cela élargit considérablement le potentiel du HRC à des domaines auparavant inaccessibles à une collaboration étroite homme-machine, comme l'assemblage industriel ou la logistique.

RaaS expliqué : comment les entreprises abaissent la barrière à l'entrée pour les robots

Le marché de la robotique lourde est voué à une croissance soutenue, portée par les innovations technologiques et l'expansion vers de nouveaux secteurs. Cependant, pour une mise en œuvre réussie, les entreprises doivent prendre des décisions stratégiques qui vont au-delà de la simple évaluation technologique.

Taille du marché et prévisions de croissance

Le marché mondial de la robotique industrielle est un secteur important et en pleine croissance. Les prévisions de taille du marché varient selon la portée et la méthodologie de l'analyse, mais affichent systématiquement une tendance positive :

• Une analyse prévoit une croissance de 33,9 milliards USD en 2024 à 60,5 milliards USD en 2030, ce qui correspond à un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 9,9 %.
• Une autre étude prévoit une croissance de 16,9 milliards USD (2024) à 29,4 milliards USD d’ici 2029 (TCAC 11,7 %).
• Une troisième prévision prévoit une croissance de 19,9 milliards USD (2024) à 55,5 milliards USD d’ici 2032 (TCAC 14,2 %).

Le marché spécifique des plateformes robotisées lourdes était estimé à 333,5 millions de dollars US d'ici 2024, avec une prévision de 446 millions de dollars US d'ici 2030 (TCAC de 5,0 %). L'écart avec les chiffres globaux souligne que les robots lourds représentent un segment de marché à forte valeur ajoutée, mais de plus faible volume.

Selon la Fédération internationale de robotique (IFR), le parc mondial de robots industriels opérationnels a atteint un niveau record de 4,28 millions d'unités en 2023, soit une augmentation de 10 % par rapport à l'année précédente. Malgré une contraction temporaire du marché en 2024, la tendance à la croissance à long terme devrait reprendre en 2025. L'Asie, et notamment la Chine, reste le marché le plus important et celui qui connaît la croissance la plus rapide, représentant 70 % des nouvelles installations.

Principaux moteurs et obstacles à la croissance

Moteurs de croissance :

• Pénurie de main-d’œuvre qualifiée et changement démographique : dans de nombreux pays industrialisés, la pénurie de travailleurs qualifiés entraîne l’automatisation de tâches physiquement exigeantes et répétitives.
• Industrie 4.0 et Smart Manufacturing : la mise en réseau et la numérisation de la production nécessitent des robots intelligents et flexibles comme composants centraux.
• Développement de nouveaux secteurs : La croissance est de plus en plus tirée par l’adoption dans des secteurs extérieurs à l’industrie automobile, tels que la logistique, la construction et les énergies renouvelables.
• Durabilité et relocalisation : les robots améliorent l’efficacité des matériaux, réduisent les déchets et permettent une production nationale rentable.

Obstacles:

• Investissements initiaux élevés : les coûts du robot, de son intégration et des périphériques nécessaires représentent un obstacle important, en particulier pour les petites et moyennes entreprises (PME).
• Complexité de l'intégration : malgré des interfaces plus conviviales, l'intégration des robots dans les systèmes existants et la garantie de l'interopérabilité peuvent rester difficiles.

Impératifs stratégiques pour la mise en œuvre

Pour les entreprises qui envisagent d’utiliser des robots lourds, les considérations stratégiques suivantes sont cruciales :

• Privilégier le coût total de possession (COP) et le retour sur investissement (ROI) plutôt que les dépenses d'investissement (CAPEX) : les décisions d'investissement ne doivent pas se baser uniquement sur le prix d'acquisition. Une analyse globale du coût total de possession (CTP) – la consommation d'énergie, la maintenance et la disponibilité – ainsi que du retour sur investissement (ROI), – à un rendement plus élevé, une qualité améliorée et des coûts de main-d'œuvre réduits – est essentielle.
• Tirer parti de nouveaux modèles commerciaux : des modèles tels que la robotique en tant que service (RaaS) réduisent la barrière d'investissement initiale en permettant aux entreprises de louer des capacités robotiques en tant que dépense d'exploitation plutôt qu'en tant qu'investissement en capital.
• Investir dans le développement des effectifs : Simplifier la programmation ne supprime pas le besoin de personnel qualifié. Au contraire, cela déplace les compétences requises de la programmation pure vers des tâches plus complexes telles que l'optimisation des processus, la surveillance et la maintenance des systèmes. Les entreprises doivent investir dans la formation de leurs collaborateurs pour gérer et collaborer efficacement avec ces machines intelligentes.
• Priorité aux logiciels et aux écosystèmes : Lors du choix d'un robot, la plateforme logicielle du fabricant, sa convivialité et l'étendue de son écosystème de partenaires doivent être des critères clés. Un écosystème solide donne accès à des solutions pré-intégrées et assure la pérennité de l'investissement face à l'évolution des besoins.

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