Robotique et automatisation: une analyse complète des applications, des tendances et des effets sociaux

L'objectif: robotique et automatisation en Europe Focus

La robotique et l'automatisation sont bien plus que des mots clés aujourd'hui - ils sont les moteurs de l'origine d'un changement profond dans les affaires, la société et notre vie quotidienne. De la façon dont les produits sont fabriqués et les services sont fournis à nos lieux de travail et à la façon dont nous interagissons les uns avec les autres, la robotique et l'automatisation repensent notre monde à un rythme rapide.

Ce rapport complet illumine les concepts de base, divers domaines d'application et les effets transversaux de la robotique et de l'automatisation, avec un accent particulier sur l'Allemagne et l'Europe. Nous traiterons les technologies clés qui font avancer cette révolution, telles que l'intelligence artificielle (KI), les robots collaboratifs (cobots), les systèmes autonomes et les robots humanoïdes, et examiner les opportunités et les défis qui leur sont associés.

Nous examinerons les effets sur différents secteurs, de la logistique et de la production à la construction et aux soins de santé à l'éducation, à la mobilité et à l'agriculture. Après tout, nous analyserons les avantages et les inconvénients de ces technologies et poserons la question cruciale: comment pouvons-nous utiliser la robotique et l'automatisation de manière responsable de façonner un avenir à la fois économiquement réussi et socialement juste?

Convient à:

• La robotique et les robots humanoïdes contrôlés par l'IA: battage médiatique ou réalité? Une analyse critique de la maturité du marché

Robotique et automatisation - Définition et démarcation

Les termes que la robotique et l'automatisation sont souvent utilisées synonymes, mais il est important de comprendre les différences fines entre elles afin de saisir pleinement la portée de leurs effets.

Concepts et principes de base

Automation

En substance, l'automatisation fait référence à l'utilisation de la technologie afin de contrôler et d'effectuer des processus ou des procédures sans ou avec une intervention humaine minimale. Cela peut être fait via des systèmes mécaniques, électroniques ou assistés par ordinateur et vise à effectuer des tâches partiellement ou entièrement autonome. L'objectif principal de l'automatisation est d'améliorer l'efficacité, la cohérence et la sécurité.

L'automatisation n'est en aucun cas un nouveau concept. Pensez aux assemblages dans des usines ou des machines contrôlées par ordinateur qui fonctionnent précisément. Mais l'automatisation moderne va bien au-delà de ces exemples traditionnels. Il comprend désormais également l'automatisation des processus numériques via des logiciels, tels que Robotic Process Automation (RPA), qui automatise les tâches répétitives au bureau.

En Allemagne, les organismes de normalisation jouent un rôle crucial dans la définition et la normalisation des méthodes et des processus d'automatisation pour garantir que les systèmes fonctionnent en toute sécurité et efficacement.

robotique

La robotique est une discipline de science et d'ingénierie interdisciplinaire, qui traite de la conception, de la construction, de l'exploitation et de l'utilisation de robots. Il intègre la connaissance de la mécanique, de l'électronique, de l'informatique et des mathématiques pour créer des machines intelligentes qui sont capables d'effectuer des tâches de manière autonome.

Un robot est essentiellement un système qui peut percevoir son environnement, prendre des décisions et effectuer des actions. Les robots modernes utilisent des capteurs pour collecter des informations sur l'environnement, les actionneurs pour effectuer des mouvements ou des actions et des systèmes de contrôle complexes pour prendre des décisions et coordonner les actions.

La Fédération internationale de la robotique (IFR) distingue fondamentalement les robots industriels qui sont principalement utilisés dans la production et les robots de service qui fournissent des services aux humains ou aux institutions.

robot

Un robot est une unité physique ou virtuelle qui interagit avec son environnement. Les robots physiques utilisent des capteurs pour collecter des informations sur l'environnement, les actionneurs pour effectuer des mouvements ou des actions et des systèmes de traitement de l'information qui prennent des décisions et des actions de contrôle. Vous pouvez remplacer les personnes dans des tâches physiques ou lors de la prise de décisions. Les robots industriels sont conçus pour être utilisés en production, tandis que les robots de service fournissent des services aux personnes ou aux institutions. Il existe différents modèles tels que les robots cartésiens, Scara, Delta, Knickarm ou collaboratifs qui diffèrent dans leurs articulations et leurs axes de mouvement. En plus du bras de robot lui-même, un système de robot fonctionnel nécessite également des effecteurs finaux (Gripper, Tools), Control, Capteurs et Mesures de sécurité.

Automatisation des processus robotiques (RPA):

Contrairement aux robots physiques, RPA est des applications logicielles qui imitent les interactions humaines avec les interfaces utilisateur des systèmes logiciels. Les bots RPA effectuent des tâches numériques régulières et répétitives telles que le remplissage des formulaires, la copie des données ou le traitement des informations à partir de documents structurés. Ils travaillent 24 heures sur 24, parfaitement pour des tâches de routine et moins chères que les travailleurs humains pour ces activités spécifiques. Le RPA est donc une forme d'automatisation des processus dans l'espace numérique.

Service

Ce domaine comprend des robots qui fournissent des services partiels ou entièrement autonomes en dehors de la production industrielle, que ce soit pour le bien-être humain ou pour les institutions. Une distinction est faite entre les robots de service professionnel qui sont exploités par le personnel formé (par exemple, les robots de voitures de logistique tels que les AMR, les robots médicaux) et les robots de service personnel ou domestique utilisés par les limères (par exemple, saupoudrant le robot). Les domaines centraux de la recherche et du développement sont la perception, la navigation, la manipulation, l'interaction humaine-robot (IRM) et la sécurité.

Principes de base

La robotique et l'automatisation sont basées sur un certain nombre de principes de base, notamment:

• Perception: La capacité de saisir l'environnement à travers des capteurs tels que les caméras, le lidar et les capteurs de force.
• Navigation: la capacité de se déplacer et de se localiser dans la région.
• Manipulation: La capacité d'interagir physiquement avec des objets par Griffan ou des outils.
• Contrôle et réglementation: la capacité de contrôler les mouvements et les actions.
• Sécurité: La garantie d'une opération sûre, en particulier près des gens.
• Autonomie: la capacité d'effectuer des tâches sans interventions humaines.
• Intelligence / cognition: apprendre la capacité de prendre des décisions et de s'adapter aux conditions modifiées, souvent réalisées par l'IA.

Relation et synergie entre la robotique et l'automatisation

La robotique et l'automatisation sont étroitement connectées et se complètent. La robotique est souvent le moyen de réaliser l'automatisation dans le monde réel, en particulier lorsqu'il s'agit d'automatisation des tâches physiques. L'automatisation est le concept global qui décrit l'utilisation de la technologie pour contrôler les processus.

Un système de robot automatisé intègre divers composants - le robot lui-même, les capteurs, les contrôles, les logiciels - pour effectuer une tâche indépendamment. La synergie est que la robotique offre une capacité physique à agir (l'action), tandis que la technologie d'automatisation, qui est de plus en plus basée sur des logiciels, des systèmes de contrôle et de l'IA, qui fournit l'intelligence, la coordination et le contrôle. RPA automatise les processus de travail numériques, les robots physiques automatisent les processus physiques; Les deux relèvent du terme générique de l'automatisation.

Cependant, les limites entre les termes sont de plus en plus floues, en particulier en raison de l'avance des systèmes définis par l'IA et les logiciels. La robotique moderne comprend souvent des fonctions d'automatisation intrinsèquement très développées, et vice versa, les systèmes d'automatisation avancés intègrent souvent des éléments robotiques, qu'ils soient des bras robotiques physiques, des plateformes mobiles ou des robots logiciels. L'objectif passe de la forme pure (matériel vs logiciel) vers la capacité - l'exécution autonome des tâches. «L'automatisation intelligente» devient ainsi un sujet de niveau supérieur réalisé par diverses technologies.

Dans le même temps, le concept de robotique se développe. Cela reflète une vue fonctionnelle basée sur la capacité de faire des tâches autonomes, tirées par les technologies d'automatisation et d'IA sous-jacentes. Cette expansion conceptuelle nécessite une définition précise dans le contexte respectif (par exemple, l'automatisation industrielle vs ServiceRobotics par rapport à l'automatisation des processus).

Convient à:

• Les humanoïdes, les robots industriels et de service sur les robots de reprise - les robots humanoïdes ne sont plus une science-fiction

Applications et effets de la série croisée

La robotique et l'automatisation ne se limitent pas à une seule industrie, mais sont utilisées dans un nombre croissant de secteurs. Cependant, les implémentations et les effets spécifiques varient en fonction de l'industrie.

logistique

Rôle général et applications

L'industrie de la logistique, qui représente environ 10% du PIB mondial, est confrontée au défi de contrer la pénurie de travailleurs qualifiés, d'augmenter l'efficacité et d'améliorer la précision de l'entreposage, du transport et de la livraison. L'automatisation est la clé ici.

Les applications typiques incluent le transport des matériaux via des systèmes de transport sans conducteur (FTS / AGV) et des robots mobiles autonomes (AMR), la cueillette (cueillette), l'emballage, le tri, le paletage et le déjmingage ainsi que le chargement des camions ou des palettes de chargement et de déchargement. Des logiciels tels que les systèmes de gestion des entrepôts (WMS) et les systèmes de gestion des transports (TMS) jouent un rôle central dans le contrôle et l'optimisation de ces processus.

Étude de cas Nespresso

Le fabricant de capsule de café Nespresso utilise des solutions d'automatisation dans son centre de distribution pour traiter les commandes de commerce électronique. Robot dépeignez les boîtes à café, tandis que d'autres robots prennent le contrôle du picage et de l'emballage des commandes des clients. Le système permet un débit élevé et réduit considérablement le taux d'erreur.

Nespresso investit également généralement dans la technologie, par exemple pour la transparence de la chaîne d'approvisionnement à l'aide d'une blockchain ou pour améliorer le service client par application Power. La production se déroule dans des œuvres hautement automatisées dans lesquelles des investissements considérablement.

Effets

L'automatisation de la logistique entraîne une augmentation significative de l'efficacité, de la précision, de la productivité et de l'évolutivité. Il permet des réductions des coûts, améliore la qualité du traitement des commandes et aide à contrer la pénurie de travailleurs. Il permet des délais de livraison plus rapides, en particulier dans le commerce électronique.

L'automatisation de la logistique se développe loin des simples systèmes de support et de tri vers des systèmes plus intelligents et plus flexibles. Les robots mobiles autonomes (AMR) et les robots de cueillette soutenus par l'IA peuvent mieux gérer les exigences de grande variabilité et de vitesse du commerce électronique et du commerce omnicanal. En plus du matériel avancé, cela nécessite également des logiciels très développés tels que WMS et AI pour l'orchestration. Ce développement reflète une transition vers des systèmes intelligents intégrés qui gèrent la complexité au lieu d'effectuer uniquement des répétitions simples.

Malgré les avantages, les investissements initiaux élevés et la complexité de la mise en œuvre restent des obstacles, en particulier pour les petites et moyennes entreprises (PME). Cela conduit au développement de modèles commerciaux alternatifs tels que la robotique en tant que service (RAAS), dans laquelle les entreprises peuvent louer des capacités d'automatisation ou payer pour l'utilisation basée sur l'utilisation, ce qui réduit la barrière d'entrée.

Industrie et production

Rôle général et applications

L'industrie et la production sont le domaine central historique pour l'utilisation de la robotique. Les robots effectuent des tâches ici pour les personnes monotones, sales, dangereuses ou élevées (le «4 d'o»: terne, sale, dangereux, délicat / mordant). Les principales applications comprennent la manutention des matériaux, l'assemblage, le soudage, la peinture, le broyage, le polissage, le broyage, le pliage de la machine et le contrôle de qualité.

La robotique et l'automatisation sont des moteurs décisifs pour la productivité, la qualité, l'efficacité, la flexibilité et la compétitivité en production. Ce sont des éléments centraux de l'industrie 4.0 et permettent des concepts tels que «l'usine intelligente».

Étude de cas Estonie

Le pays poursuit une stratégie ambitieuse pour la transformation numérique de son industrie, soutenue par des programmes de support de l'État pour l'introduction de l'automatisation, des technologies numériques et de la robotique, y compris la formation des employés. L'Estonie se positionne comme une «E-Estonie», un pays très numérisé, et veut utiliser cette force pour rendre son industrie plus compétitive.

Étude de cas Endress + Hauser

En tant que fournisseur mondial de technologies de mesure et d'automatisation pour l'industrie du processus, ENdress + Hauser lui-même utilise l'automatisation intensive et la robotique dans ses installations de production. La production suit les principes Lean et Kaizen, utilise les dernières technologies de fabrication et les systèmes d'étalonnage de haute précision pour produire efficacement une grande variante de variantes.

Étude de cas Chine

La Chine a effectué une prise sans précédent dans l'automatisation industrielle et a dépassé l'Allemagne et les États-Unis dans la densité du robot. Ceci est le résultat d'investissements et de subventions étatiques massifs, d'une forte demande interne et d'une augmentation des coûts salariaux. La Chine est le plus grand marché mondial de robots industriels et a installé plus de la moitié de tous les nouveaux robots dans le monde en 2022. Le pays vise désormais également le rôle de leadership dans la production de masse par des robots humanoïdes d'ici 2027.

Étude de cas Infineon

Le fabricant de semi-conducteurs Infineon est à la fois un utilisateur important de la robotique dans ses propres usines hautement automatisées (FAB) ainsi qu'un important fournisseur de composants clés (capteurs, éléments de construction de puissance) pour l'industrie robotique.

Effets

L'automatisation de l'industrie entraîne une augmentation significative de la productivité, de l'efficacité, de la qualité et de la sécurité. Il réduit les coûts, réduit les délais de comité et de débit et augmente la flexibilité. Il permet la production de produits complexes et peut aider à contrer la pénurie de travailleurs qualifiés. En outre, il est considéré comme un moyen de déplacer les capacités de production (relocalisation / étendue) et d'obtention de la compétitivité.

L'automatisation de la production se développe au-delà des tâches simples et répétitives. Poussée par l'IA, les capteurs avancés et les exigences de l'industrie 4.0 (production personnalisée, Lot Taille 1), la tendance est vers les systèmes de robots cognitifs et flexibles. Ceux-ci ont besoin d'un niveau d'autonomie et d'adaptabilité plus élevé afin de pouvoir réagir aux variantes, aux tolérances et aux événements imprévus.

Alors que les grandes entreprises, en particulier dans l'industrie automobile, ont cité l'adaptation précoce, l'accent est de plus en plus capable de rendre l'automatisation accessible et économique pour les petites et moyennes entreprises (PME). Cela se fait grâce à des concepts de programmation plus conviviaux (code bas / sans code, enseignement par démonstration), des robots moins chers (robotique à faible coût) et de nouveaux modèles commerciaux tels que RAAS.

Construction

Rôle général et applications

L'industrie de la construction, traditionnellement affirmée comme conservateur et à forte intensité de main-d'œuvre, commence de plus en plus à adapter la robotique et l'automatisation. Les conducteurs sont le manque de spécialistes, la pression pour accroître l'efficacité, les problèmes de sécurité et les objectifs de durabilité. Les applications comprennent les murs automatisés, le soudage, le forage, le transport de matériaux et la manipulation des charges lourdes, les robots de démolition et de recyclage, l'impression 3D de composants ou de bâtiments entiers, d'inspection et de surveillance à l'aide de drones ou de robots, de machines de construction autonome pour les travaux de terrassement et la construction de routes ainsi que des exosqueletons pour soutenir les travailleurs dans les activités physiquement difficiles.

Étude de cas Wirtgen Group

La société propose un système intégré pour la construction de routes qui utilise des modèles de terrain numérique et automatise le contrôle des machines. Avec le positionnement GNSS / RTK, la profondeur de fraisage, l'inclinaison, la direction de la finition et la position de l'avion sont contrôlées avec précision et automatiquement. Pour les lapins, Wirtgen propose un système basé sur GPS / GNSS pour la principale installation sans fil de profils en béton.

Étude de cas Moba Mobile Automation

MOBA est spécialisée dans les solutions d'automatisation pour les machines de travail mobiles dans la construction, telles que l'asphalte-prêt, l'excavatrice, la niveleuse et le chargeur de roues. Pour la construction de routes, ils offrent des systèmes de nivellement qui peuvent réguler automatiquement la hauteur et l'inclinaison du Bohle et travailler avec diverses références. Dans Earthworks, le portefeuille de commandes d'excavatrices ainsi que les contrôles des élèves et des chenilles qui aident le conducteur à travailler précisément selon le plan et pour augmenter considérablement l'efficacité.

Effets

L'utilisation de la robotique et de l'automatisation dans la construction promet des avantages importants: efficacité accrue, accélération des processus de construction, précision plus élevée et qualité constante, amélioration de la sécurité professionnelle en prenant des activités dangereuses, en réduisant les coûts (travail, matériel, reprise), réduction des déchets matériels et meilleure utilisation des ressources. Vous pouvez également aider à contrer la pénurie de travailleurs qualifiés et à permettre de nouveaux processus de construction innovants tels que l'impression 3D.

L'automatisation dans la construction est confrontée à des défis particuliers qui diffèrent de ceux des environnements d'usine contrôlés. Les sites de construction sont généralement des conditions environnementales non structurées, dynamiques et approximatives. Cela nécessite que les systèmes de robots aient une perception particulièrement robuste de leur environnement, une navigation fiable dans des conditions difficiles et une adaptabilité élevée elle-même et une interaction avec les travailleurs humains.

Malgré le potentiel considérable d'augmenter l'efficacité et de réduire les coûts, les coûts d'acquisition élevés pour les robots de construction spécialisés et la nécessité d'un personnel qualifié pour l'exploitation et l'entretien restent des obstacles importants pour une large adaptation, en particulier pour les petites entreprises de construction.

Soins de santé et soins

Rôle général et applications

La robotique et l'automatisation deviennent de plus en plus importantes dans le secteur de la santé et des soins pour améliorer les soins aux patients, pour rendre les interventions chirurgicales plus précisément, augmenter l'efficacité opérationnelle, soulager le personnel et soutenir une vie indépendante dans la vieillesse ou les handicaps.

Le spectre d'application est large: assistance chirurgicale, logistique et transport, nettoyage et désinfection, manipulation des patients et support de mobilité, diagnostic, automatisation de la pharmacie, des robots sociaux et accompagnés ainsi que des télépotes et une surveillance à distance.

Exemple Foire des soins gériatriques

Ce salon affiche les tendances actuelles de l'industrie des soins. Cela comprend les robots sociaux pour le divertissement et l'excitation des aînés, les robots de service, les exosquelettes pour le soutien à la marche, le levage électrique et les aides en amont ainsi que pour les logiciels basés sur l'IA pour le soulagement pour les tâches administratives.

Exemple Köpenick (Fondation sociale)

La Köpenick Social Foundation a introduit le robot social «Willi» dans un centre senior pour promouvoir la participation sociale des résidents. L'utilisation s'accompagne scientifiquement pour examiner les effets sur le bien-être. À Berlin, il existe d'autres initiatives, telles que l'éditeur de startup avec le robot «Oscar», qui surveille les résidents des maisons de soins infirmiers la nuit, ou la Caricy Clinic Dominikus, qui utilise un robot de colonne vertébrale pour les opérations de haute précision.

Exemple Leipzig (projet Avatar)

Diverses initiatives à Leipzig utilisent des robots de téléprésence qui agissent comme des «députés» pour les enfants et les adolescents à long terme qui ne peuvent pas participer physiquement à des cours scolaires. Via une tablette, les enfants peuvent contrôler l'avatar en classe, suivre les leçons, signaler, parler à des camarades de classe et même participer pratiquement à des voyages scolaires.

Effets

La robotique dans les soins de santé permet des opérations précises et moins invasives avec une récupération potentiellement plus rapide. Il augmente l'efficacité des activités de logistique, de nettoyage et de pharmacie. Le stress physique pour le personnel peut être réduit. Les robots peuvent aider à amortir les goulots d'étranglement du personnel et à augmenter la sécurité des patients. L'assistance et les robots sociaux peuvent promouvoir l'indépendance et la participation sociale.

L'adaptation de la robotique en santé et en soins montre une division de deux: d'une part, il existe des systèmes chirurgicaux très développés qui sont établis dans des cliniques spécialisées mais nécessitent des investissements élevés. D'un autre côté, des robots d'assistance et de service de plus en plus rentables pour la logistique, le soutien social ou la téléprésence sont créés. Cependant, ces défis sont confrontés à l'intégration dans des environnements humains complexes, à l'acceptation des utilisateurs et à la preuve de leur rentabilité et de leurs avantages réels.

Les considérations éthiques d'une importance exceptionnelle sont particulièrement importantes dans le secteur de la santé et des soins. Questions de sécurité des patients, de protection des données, du risque de perte de proximité humaine et d'empathie ainsi que de garantir que la technologie sert et remplace l'interaction humaine non essentielle, le développement et la mise en œuvre doivent être soigneusement pris en compte.

Éducation

Rôle général et applications

La robotique est utilisée de deux manières dans le secteur de l'éducation: en tant qu'aide pédagogique et en tant que technologie de soutien. En tant que matériel d'enseignement, il sert à transmettre des étudiants et des étudiants des matières de la menthe (mathématiques, informatique, sciences naturelles, technologie). En tant que technologie de soutien, les robots, en particulier les avatars de téléprésence, les élèves atteints de maladies ou de handicaps à long terme, permettent de participer aux leçons et à la vie sociale de l'école à distance. À l'avenir, les robots basés sur l'IA pourraient également être utilisés comme tuteurs personnalisés ou compagnons d'apprentissage.

Exemple Hennigsdorf

Des kits de robot LEGO sont utilisés ici dans un atelier informatique AG ou Mint pour permettre aux enfants et aux adolescents de 10 ans de faire une expérience pratique de la robotique et de la programmation. Les AG participent à des compétitions telles que l'Olympiade mondiale du robot (WRO).

Exemple Leipzig (projet Avatar)

Comme décrit dans la section des soins de santé / soins, les initiatives de Leipzig utilisent des robots de télépression pour permettre aux patients à long terme de participer à la participation virtuelle aux leçons et à la vie scolaire.

Effets

La robotique dans le domaine de l'éducation peut accroître l'intérêt pour les matières de la menthe et promouvoir des compétences futures importantes (programmation, pensée critique, collaboration). Il améliore l'accessibilité de l'éducation des étudiants qui ne peuvent pas être physiquement présents. Il présente également un potentiel d'expériences d'apprentissage personnalisées et interactives.

La robotique dans le contexte éducatif remplit ainsi une double fonction: d'une part, elle sert de sujet à apprendre à transmettre des connaissances sur la technologie et les principes de la menthe et à former de futurs spécialistes. D'un autre côté, il agit comme un outil pour étendre et individualiser les processus d'apprentissage (avatars) ou les processus d'apprentissage (robots de tuteur potentiels).

Cependant, l'intégration réussie de la robotique dans la vie scolaire quotidienne semble souvent dépendre du soutien externe, que ce soit par le parrainage, les programmes de soutien, les compétitions ou les partenariats avec des acteurs supplémentaires. Cela indique que les coûts, la formation des enseignants et l'ancrage des programmes continuent de représenter les obstacles et la robotique ne sont pas encore une norme complète dans le système éducatif.

mobilité

Rôle général et applications

La robotique et l'automatisation révolutionnent le transport des personnes et des marchandises. Cela comprend le développement de véhicules autonomes (voitures, camions), des robots de livraison pour le dernier kilomètre, des plates-formes de robots mobiles pour diverses tâches (par exemple, inspection, nettoyage dans les zones publiques) et une mobilité intelligente aide à des personnes à mobilité réduite. Les objectifs sont l'amélioration de la sécurité, de l'efficacité, du confort et de l'accessibilité ainsi que la création de nouveaux services de mobilité tels que la robotaxie ou les transports publics automatisés. Des applications de niche telles que les robots hors route ou d'exploration sont également incluses.

Exemple Kawasaki

Le groupe japonais a présenté des concepts pour des robots à quatre pattes, y compris un robot d'équitation qui peut conduire sur des roues sur une surface lisse et passer à quatre jambes en terrain accidenté.

Exemple de dynamique Hyundai / Boston

La prise de contrôle de la majorité des dynamiques de Boston par le groupe Hyundai Motor marque un lien stratégique entre un grand constructeur automobile et une entreprise robotique de premier plan. Hyundai prévoit d'utiliser son expertise manufacturière pour évoluer la production de robots de Boston Dynamics et devenir l'un des principaux fabricants mondiaux de robots mobiles avancés.

Effets

La mobilité automatisée promet une augmentation de la sécurité du trafic, un meilleur flux de trafic, plus de confort et de productivité pendant la conduite (par le biais d'activités secondaires), de nouvelles options de mobilité pour les personnes sans permis et une logistique plus efficace. Dans le même temps, il existe des risques tels qu'une augmentation des kilomètres et la consommation d'énergie (effets de rebond), des préoccupations concernant la protection des données et la cybersécurité ainsi que des questions éthiques complexes (par exemple pour les scénarios d'accident).

Le secteur de la mobilité est un excellent exemple de la convergence de la robotique, de l'IA et de la construction traditionnelle des véhicules. Cela conduit au développement de catégories de produits complètement nouvelles (robotaxis, robots de livraison) et à la transformation de l'existant (voiture, camion), par lequel les constructeurs automobiles deviennent des sociétés technologiques et des entreprises technologiques entrent sur le marché de la mobilité.

Bien que les voitures de tourisme entièrement autonomes pour le trafic routier général doivent encore surmonter des obstacles techniques, réglementaires et sociaux importants, l'automatisation dans des environnements plus contrôlés (par exemple AMR en logistique) et pour des applications spécialisées (par exemple, les aides à la mobilité, les concepts de niche) progressent rapidement.

Agriculture

Rôle général et applications

La robotique et l'automatisation jouent un rôle croissant dans l'agriculture afin de contrer les défis tels que le manque de travailleurs, augmenter l'efficacité, augmenter la précision et réduire les effets écologiques. Cette évolution fait partie des concepts d '«agriculture de précision» (agriculture de précision) ou «agriculture intelligente».

Les applications typiques sont: les tracteurs autonomes et les robots de terrain, les robots de récolte, les plantations et les robots de repas, les robots de contrôle des mauvaises herbes, les drones (drones), les robots de traite et les robots d'élevage.

Effets

L'automatisation de l'agriculture entraîne une efficacité et une productivité plus élevées, réduit la dépendance au travail manuel (souvent rare et coûteux) et réduit les coûts de main-d'œuvre. Les coûts peuvent être économisés et les impacts environnementaux négatifs peuvent être économisés par une utilisation plus précise des ressources (eau, engrais, pesticide). La qualité et le rendement des récoltes peuvent être améliorés et les robots peuvent être utilisés 24 heures sur 24.

L'adaptation de la voiture agricole est fortement avancée à la fois par des facteurs économiques (augmentation des coûts des salaires, manque de main-d'œuvre, efficacité, pression d'efficacité) ainsi que par les aspects de durabilité (conservation des ressources, réduction de l'utilisation chimique).

Malgré le potentiel élevé, il existe des obstacles importants pour la large introduction des nercomotiques agricoles. Cela comprend les coûts d'achat élevés, en particulier pour les petites entreprises, la nécessité d'un savoir-faire technique pour l'exploitation et la maintenance, les défis de l'intégration dans les infrastructures et les processus judiciaires existants ainsi que les problèmes potentiels de connectivité des données dans les zones rurales.

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Tendances clés technologiques

Le développement ultérieur de la robotique et de l'automatisation est largement façonné par plusieurs tendances technologiques entrelacées.

Intégration de l'intelligence artificielle (IA)

Description

L'IA transforme les robots des machines préprogrammées à l'adaptation, capable d'apprendre. L'IA permet aux robots de percevoir et de comprendre leur environnement, d'apprendre des expériences, de prendre des décisions indépendamment et d'interagir plus naturellement avec les gens.

Formes d'IA en robotique

AI analytique: de grandes quantités de capteurs traitées en temps réel pour l'analyse, la reconnaissance des modèles, l'optimisation des séquences de mouvement et pour la maintenance prédictive (maintenance prédictive).
KI génératif: ouvrez de nouvelles options d'interaction, telles que la programmation des robots utilisant le langage naturel (au lieu du code). Il permet également aux robots dans des environnements simulés.
Ki physique / IA incarné: décrit les systèmes d'IA qui contrôlent un corps physique (robot) et interagissent avec le monde réel.

Effets

L'IA rend les robots plus autonomes, plus flexibles et plus faciles à utiliser. Il permet aux robots d'agir dans des environnements complexes et non structurés et ouvre des champs d'application complètement nouveaux. KI apporte une contribution significative à l'augmentation de l'efficacité, de la qualité et de la sécurité.

Convient à:

• Du soudage à la logistique : là où les cobots (robots collaboratifs) deviendront indispensables en 2025 – pénurie de main d’œuvre et efficacité accrue

Robot colloratif (cobots)

Description

Les cobots sont une classe de robots spécialement développés pour agir à proximité immédiate ou en coopération directe avec les travailleurs humains dans une zone de travail commune. Contrairement aux robots industriels traditionnels, vous n'avez souvent pas besoin de séparer les clôtures.

Applications

Les cobots sont utilisés pour une variété de tâches dans lesquelles la flexibilité et le jugement humain doivent être combinés avec une précision et une endurance robotiques. Cela comprend l'assemblage, le chargement de la machine, l'emballage, la paléles, la vérification de la qualité, le soudage, le collage, la vision et la manutention des matériaux.

Marché et tendances

Le marché de Cobot a une forte croissance. Les tendances importantes sont l'augmentation de la charge et de la vitesse, l'intégration sur les plates-formes mobiles, l'intégration accrue de l'IA et de l'apprentissage automatique pour plus d'autonomie et de capacité d'apprentissage, une amélioration de l'interaction humaine-robot et des concepts de sécurité développés.

Effets

Les cobots permettent une augmentation de la productivité et de l'efficacité tout en maintenant la flexibilité dans les processus de production. Ils améliorent la sécurité au travail et l'ergonomie en prenant des tâches dangereuses, stressantes ou monotones. Ils aident à répondre à la pénurie de travailleurs qualifiés et à réduire l'obstacle d'entrée pour l'automatisation, en particulier pour les PME. Ils permettent de nouvelles formes de coopération directe entre les personnes et les robots.

Systèmes autonomes (y compris la navigation, la perception)

Description

Les systèmes autonomes sont capables d'effectuer des tâches et de prendre des décisions sans contrôle humain direct. Leur autonomie est basée sur la capacité de perception (perception de l'environnement et de votre propre état au moyen de capteurs), de la localisation (détermination de la position), de la cartographie (création d'une représentation environnementale) et de la planification (recherche d'itinéraire, planification du mouvement, sélection de l'action).

Perception (perception)

Les systèmes autonomes utilisent une variété de capteurs - caméras, lidar, radar, échographie et unités de mesure inertielle (IMU), GPS, capteurs tactiles - pour collecter des données sur leur environnement. L'interprétation de ces données de capteur est une tâche centrale dans laquelle l'IA et l'apprentissage automatique jouent un rôle de plus en plus important.

la navigation

Si la capacité du système à déterminer ou à utiliser une carte de l'environnement (cartographie) et à planifier et à poursuivre un chemin sûr et efficace vers un objectif, tandis que les obstacles sont évités, pour déterminer ou utiliser sa propre position.

Effets

L'autonomie permet d'utiliser des robots dans des environnements réels complexes au-delà des lignes de production solides. Il est fondamental pour la logistique moderne, le secteur des transports, l'agriculture, la construction et pour les tâches d'inspection, d'entretien et d'exploration. Il augmente la flexibilité et l'efficacité des opérations.

Robots humanoïdes

Description

Les robots humanoïdes sont des machines modélisées sur le corps humain sous leur forme externe. Leur conception vise à agir chez des personnes conçues par les humains et à pouvoir effectuer des tâches de type humain.

Applications

Les robots humanoïdes sont actuellement principalement dans la recherche et le développement ou dans des projets pilotes. Les domaines d'application potentiels sont divers: l'industrie et la fabrication, la logistique et l'entreposage, les soins de santé et les soins, le service de vente au détail et la clientèle, l'éducation et la recherche, les environnements dangereux et l'assistance personnelle et le ménage.

Marché et tendances

Les robots humanoïdes connaissent actuellement une grande attention des médias et attirent des investissements considérables. Les tendances technologiques se concentrent sur l'amélioration de la mobilité, de la motricité fine et des compétences, des compétences cognitives de l'IA, de l'interaction par l'homme-robot et de l'efficacité énergétique ainsi que de la réduction des coûts de production.

Effets

Les robots humanoïdes sont attribués à un grand potentiel pour soulager la grave pénurie de travail dans de nombreux secteurs. Vous pouvez assumer des tâches qui étaient auparavant difficiles à automatiser en raison de la nécessité de mobilité et de dextérité de type humain. Dans le même temps, ils soulèvent des questions éthiques et sociales profondes.

Autres tendances émergentes

• Twins numériques: des images virtuelles de robots physiques, de cellules ou d'installations de production entières sont de plus en plus utilisées.
• Intégration et connectivité IoT: le réseau de robots les uns avec les autres et avec des systèmes globaux via l'Internet des objets industriels (IIoT) est un élément central de l'industrie 4.0.
• Durabilité et efficacité énergétique: compte tenu de l'augmentation des coûts énergétiques et des exigences écologiques, l'efficacité énergétique des robots devient de plus en plus importante.
• Fonctionnement facile / Code bas / Programmation sans code: Pour faciliter l'adaptation de la robotique, en particulier chez les PME, l'accent est mis sur la simplification de la programmation et du fonctionnement.
• Robotique en tant que service (RAAS): Ce modèle commercial offre aux entreprises l'accès à la technologie des robots basée sur la location ou l'utilisation au lieu d'avoir à faire des investissements initiaux élevés.
• Manipulation mobile (MomaS): La combinaison de plates-formes robots mobiles (AMR) et d'armes robotiques (manipulateurs) crée des systèmes très flexibles qui peuvent effectuer des tâches de manutention à différents endroits.

Xpert.Digital possède une connaissance approfondie de diverses industries. Cela nous permet de développer des stratégies sur mesure, adaptées précisément aux exigences et aux défis de votre segment de marché spécifique. En analysant continuellement les tendances du marché et en suivant les évolutions du secteur, nous pouvons agir avec clairvoyance et proposer des solutions innovantes. En combinant expérience et connaissances, nous générons de la valeur ajoutée et donnons à nos clients un avantage concurrentiel décisif.

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Analyse des avantages et des défis

La large introduction de la robotique et de l'automatisation apporte à la fois des avantages importants et des défis importants qui doivent être soigneusement pesés.

Avantages clés

• L'efficacité et la productivité augmentent
• Amélioration de la qualité et de la cohérence
• Sécurité accrue et amélioration de l'ergonomie
• Économies de coûts
• Flexibilité et évolutivité accrue
• Développement de nouvelles compétences
• Accrue de la compétitivité et de la résilience

Obstacles et défis essentiels

Malgré les avantages indéniables qui offrent la robotique et l'automatisation, il est essentiel de reconnaître et de relever les obstacles et les défis associés. Les entreprises peuvent empêcher ces défis d'exploiter le plein potentiel de ces technologies et nécessiter une planification minutieuse et des décisions stratégiques.

Coûts de mise en œuvre élevés

L'investissement initial dans la robotique et l'automatisation peut être significatif. Les robots eux-mêmes, ainsi que les dispositifs périphériques requis, les logiciels, l'intégration et l'adaptation, peuvent être des dépenses en capital considérables. De plus, les coûts continus de maintenance, les réparations, les mises à jour logicielles et la formation du personnel sont engagés.

Pour les petites et moyennes entreprises (PME), ces coûts peuvent être un obstacle insurmontable. Afin de surmonter cela, des modèles de financement innovants tels que la robotique en tant que service (RAA) ont émergé qui permettait aux entreprises de louer ou de louer des solutions de robot et ainsi de réduire la charge de capital initiale.

Causes concernant le changement de travail

L'une des plus grandes préoccupations sociales en matière de robotique et d'automatisation est le déplacement potentiel des emplois. Étant donné que les robots et les systèmes automatisés sont de plus en plus en mesure d'effectuer des tâches qui ont jusqu'à présent été effectuées par les humains, il y a une crainte que de nombreux emplois soient perdus.

Cependant, il est important de nuir cette préoccupation. Bien que certains lieux de travail soient perdus en raison de l'automatisation, de nouveaux emplois seront également créés dans des domaines tels que la conception de la robotique, la programmation, la maintenance et l'intégration. De plus, l'automatisation peut rationaliser les tâches et augmenter la productivité afin que les employés puissent se concentrer sur plus d'activités d'ajout de valeur.

Le défi consiste à former et à former les travailleurs afin de les préparer aux nouveaux emplois qui découlent de l'automatisation. Les gouvernements, les établissements d'enseignement et les entreprises doivent travailler ensemble pour développer des programmes qui donnent aux gens les compétences dont ils ont besoin pour réussir sur le marché du travail automatisé.

Questions éthiques

La robotique et l'automatisation soulèvent un certain nombre de questions éthiques qui doivent être soigneusement vérifiées. Cela comprend des questions de confidentialité, de sécurité des données, de biais algorithmiques et de responsabilité.

Par exemple, l'utilisation de robots dans le système de santé peut soulever des préoccupations concernant la protection des données des patients et la possibilité que les algorithmes conduisent à des recommandations de traitement déloyales ou discriminatoires. De même, l'utilisation d'armes autonomes dans la guerre peut augmenter le dilemme éthique en termes de responsabilité des décisions concernant la vie et la mort.

Il est important de développer des conditions de cadre éthique et des directives qui dirigent le développement et l'utilisation de la robotique et de l'automatisation. Ces conditions de cadre devraient garantir que ces technologies sont utilisées d'une manière qui correspond aux valeurs humaines, protège la confidentialité et les droits et promouvoir la responsabilité.

Risques de sécurité

Les robots et les systèmes automatisés peuvent monter les risques de sécurité, surtout s'ils sont utilisés près des gens. Les erreurs de robot, les erreurs logicielles ou les cyberattaques peuvent entraîner des accidents, des blessures ou des dégâts.

Afin de réduire ces risques, il est essentiel de développer et de mettre en œuvre des normes et des protocoles de sécurité stricts. Cela comprend la construction de robots sécurisés, la mise en œuvre de mécanismes de sécurité robustes et la formation des employés à la gestion des systèmes de robots en toute sécurité. Les mesures de cybersécurité sont également essentielles pour protéger les robots contre l'accès et la manipulation non autorisés.

Complexité technologique

La mise en œuvre et la maintenance des systèmes de robotique et d'automatisation peuvent être complexes et exigeants. Cela nécessite un degré élevé d'expertise technique qui peut ne pas être disponible dans toutes les entreprises.

Cette complexité peut entraîner des retards, un dépassement des coûts et des problèmes de performance. Afin de maîtriser ce défi, les entreprises peuvent conclure des partenariats avec des intégrateurs robotiques, des sociétés de conseil ou des institutions de formation afin d'accéder aux connaissances spécialisées nécessaires. Le développement de systèmes robotiques plus conviviaux et plus intuitifs peut également aider à réduire la complexité technologique.

Manque de flexibilité

Bien que les systèmes de robots modernes soient devenus plus flexibles, vous pouvez toujours avoir des restrictions sur votre capacité à vous adapter à des changements imprévus ou à des situations inattendues. Les robots sont généralement conçus pour effectuer certaines tâches dans un environnement structuré. Si vous rencontrez des obstacles ou des variations inattendues, vous pouvez avoir du mal à réagir.

Afin de surmonter cette restriction, l'IA est de plus en plus intégrée dans les systèmes robotiques afin de leur donner la capacité d'apprendre, d'adapter et de prendre des décisions en temps réel. Le robot contrôlé par l'IA peut analyser les données des capteurs, identifier les modèles et adapter leurs actions en conséquence, ce qui augmente leur flexibilité et leur adaptabilité.

Problèmes de réglementation et de conformité

L'industrie robotique et d'automatisation est soumise à un nombre croissant de réglementations et d'exigences de conformité. Ces réglementations devraient garantir la sécurité, la sécurité des données, la protection de la confidentialité et les considérations éthiques.

Le respect de ces réglementations peut être complexe et coûteux pour les entreprises. Il est important de rester à jour avec les dernières réglementations et de s'assurer que la robotique et les systèmes d'automatisation sont conçus et opérés de telle manière qu'ils répondent à ces exigences.

Convient à:

• Robot mobile autonome (AMR): développement mondial des affaires en Allemagne, en Europe, en Asie, aux États-Unis et en Amérique du Sud

Robotique et automatisation en Allemagne et en Europe

L'Allemagne et l'Europe sont au sommet de l'industrie de la robotique et de l'automatisation, ce qui est dû à une base solide dans les domaines de l'ingénierie, de la fabrication et de la recherche. La région a une densité de robots élevée, c'est-à-dire le nombre de robots pour 10 000 employés, en particulier dans l'industrie automobile.

Les pays européens comme l'Allemagne, la Suède et le Danemark sont des pionniers dans le développement et l'utilisation de technologies de robotique et d'automatisation avancées. Ils ont un fort écosystème d'entreprises de robotique, d'institutions de recherche et d'initiatives de l'État qui stimulent l'innovation et la croissance.

La Commission européenne a lancé plusieurs initiatives pour soutenir l'industrie de la robotique et de l'automatisation en Europe. Cela comprend le financement des projets de recherche, la promotion de la coopération entre la science et l'industrie ainsi que le développement de normes et de réglementations qui favorisent l'innovation et la compétitivité.

Avec sa stratégie «Industrie 4.0», l'Allemagne poursuit une approche particulièrement ambitieuse. Cette initiative vise à transformer l'industrie de la production allemande par l'intégration de technologies telles que la robotique, l'automatisation, l'IA et l'Internet des objets.

Cependant, l'Union européenne est également confrontée à des défis. Cela comprend la nécessité d'augmenter les investissements dans la recherche et le développement, le développement de travailleurs qualifiés et la promotion de l'introduction de la robotique et de l'automatisation dans les petites et moyennes entreprises (PME). En outre, il est de plus en plus nécessaire de s'attaquer aux problèmes éthiques et sociaux liés à la robotique et à l'automatisation pour s'assurer que ces technologies sont utilisées de manière responsable et conformes aux valeurs européennes.

La concurrence mondiale

L'industrie robotique et de l'automatisation est très compétitive, les entreprises du monde entier se battent pour des parts de marché et une domination technologique. Les États-Unis, le Japon, la Chine, la Corée du Sud et Taïwan sont parmi les acteurs les plus importants du marché mondial.

Les États-Unis ont un fort secteur robotique qui est motivé par des innovations dans des domaines tels que l'IA, les logiciels et la robotique. Des entreprises telles que Boston Dynamics, Google et Amazon investissent fortement dans la recherche et le développement en robotique.

Le Japon est un centre de puissance robotique mondial avec une longue histoire de développement et de production robotique. Des entreprises japonaises telles que Fanuc, Yaskawawa et Kawasaki sont des leaders sur le marché des robots industriels.

La Chine est devenue un acteur important de l'industrie de la robotique et de l'automatisation ces dernières années. Le gouvernement chinois investit fortement dans la recherche et le développement en robotique et vise à faire de la Chine le premier centre de robotique au monde.

La Corée du Sud et Taïwan sont également des acteurs importants du marché de la robotique, avec une forte concentration sur l'automatisation de la fabrication et le développement de robots de service.

La concurrence mondiale de l'industrie de la robotique et de l'automatisation stimule l'innovation et la croissance. Les entreprises investissent fortement dans la recherche et le développement pour développer de nouvelles technologies et améliorer les performances et les compétences de leurs robots. Cela conduit à des progrès plus rapides dans le domaine de la robotique et de l'automatisation et rend ces technologies plus accessibles et abordables pour les entreprises et les particuliers.

Comment l'IA et l'automatisation peuvent rendre notre futur durable

L'avenir de la robotique et de l'automatisation promet de changer le potentiel de changer les industries, d'augmenter la productivité et d'améliorer nos vies. Il est prévu que plusieurs tendances importantes façonnent l'avenir de la robotique et de l'automatisation:

Intégration plus profonde de l'IA

L'IA jouera un rôle de plus en plus important dans la robotique et l'automatisation en donnant aux robots la capacité d'apprendre, d'adapter et de prendre des décisions en temps réel. Les robots contrôlés par l'IA pourront effectuer des tâches complexes dans des environnements non structurés, pour travailler avec les gens et apprendre des expériences.

Augmentation des systèmes autonomes

Les systèmes autonomes sont de plus en plus utilisés car les robots sont capables de travailler sans intervention humaine. Cela entraînera une utilisation accrue de robots dans des domaines tels que le transport, la logistique, l'agriculture et les soins de santé.

Application plus large dans de nouvelles zones

La robotique et l'automatisation s'étendront à de nouveaux domaines tels que les soins de santé, la construction, l'agriculture et les services au-delà des zones traditionnelles de fabrication et de logistique. Cela créera de nouvelles opportunités d'innovation et de croissance.

Concentrez-vous sur la durabilité

La durabilité devient de plus en plus importante dans l'industrie de la robotique et de l'automatisation. Les entreprises se concentreront de plus en plus sur le développement de robots efficaces et l'introduction de pratiques de fabrication durables.

Considérations éthiques et sociales

Les considérations éthiques et sociales joueront un rôle de plus en plus important dans l'industrie de la robotique et de l'automatisation. Il est important de développer des conditions de cadre éthique et des directives qui guident le développement et l'utilisation de la robotique et de l'automatisation pour s'assurer que ces technologies sont utilisées d'une manière qui correspond aux valeurs humaines, protège la confidentialité et les droits et favorise la responsabilité.

Pourquoi l'innovation responsable en robotique est décisive

La robotique et l'automatisation sont des technologies transformatrices qui ont le potentiel de changer les industries, d'augmenter la productivité et d'améliorer nos vies. Cependant, ils offrent également des défis considérables, tels que des préoccupations concernant le déplacement du lieu de travail, des questions éthiques et des risques de sécurité.

Afin d'exploiter le plein potentiel de la robotique et de l'automatisation, il est essentiel de relever de manière proactive ces défis. Cela nécessite une coopération entre les gouvernements, les entreprises, les établissements de recherche et les établissements d'enseignement afin d'élaborer des lignes directrices, d'investir dans l'éducation et la formation et de créer des conditions de cadre éthique.

Grâce à l'utilisation responsable de la robotique et de l'automatisation, nous pouvons façonner un avenir à la fois économiquement réussi et socialement juste. Nous pouvons utiliser ces technologies pour créer de nouveaux emplois, augmenter la productivité, améliorer la qualité de vie et faire face aux défis les plus urgents de notre société. Le voyage dans l'avenir de la robotique et de l'automatisation nécessite une vision claire, une façon de penser stratégique et une obligation inébranlable d'être une innovation responsable. C'est la seule façon de libérer le plein potentiel de ces technologies transformatrices et de faire un meilleur avenir pour tout le monde.

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