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

Technologies clés au centre de l'attention : Robotique et automatisation en Europe

La robotique et l'automatisation sont aujourd'hui bien plus que de simples mots à la mode : elles sont les moteurs de profonds changements dans les entreprises, la société et notre quotidien. De la fabrication des produits à la prestation des services, en passant par nos lieux de travail et nos interactions sociales, la robotique et l'automatisation transforment notre monde à un rythme effréné.

Ce rapport exhaustif met en lumière les concepts fondamentaux, les divers domaines d'application et l'impact intersectoriel de la robotique et de l'automatisation, en particulier en Allemagne et en Europe. Nous examinerons les technologies clés à l'origine de cette révolution, telles que l'intelligence artificielle (IA), les robots collaboratifs (cobots), les systèmes autonomes et les robots humanoïdes, et explorerons les opportunités et les défis qu'elles présentent.

Nous examinerons l'impact de ces technologies sur divers secteurs, de la logistique et de l'industrie manufacturière à la construction et à la santé, en passant par l'éducation, la mobilité et l'agriculture. Enfin, nous analyserons leurs avantages et leurs inconvénients et poserons la question cruciale : comment utiliser la robotique et l'automatisation de manière responsable pour bâtir un avenir à la fois économiquement prospère 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 différenciation

Les termes robotique et automatisation sont souvent utilisés comme synonymes, mais il est important de comprendre les différences subtiles qui les distinguent afin de bien saisir l'ampleur de leur impact.

Concepts et principes fondamentaux

Automation

L'automatisation désigne fondamentalement l'utilisation de la technologie pour contrôler et exécuter des processus ou des procédures avec une intervention humaine minimale, voire nulle. Elle peut être réalisée grâce à des systèmes mécaniques, électroniques ou informatiques et vise à effectuer des tâches de manière semi-autonome ou totalement autonome. Son objectif principal est d'améliorer l'efficacité, la cohérence et la sécurité.

L'automatisation n'est en aucun cas un concept nouveau. Pensons aux chaînes de montage dans les usines ou aux machines à commande numérique qui effectuent des tâches précises. Mais l'automatisation moderne va bien au-delà de ces exemples traditionnels. Elle englobe désormais l'automatisation des processus numériques par le biais de logiciels, comme l'automatisation robotisée des processus (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 afin de garantir le fonctionnement sûr et efficace des systèmes.

robotique

La robotique est une discipline scientifique et technique interdisciplinaire qui traite de la conception, de la construction, du fonctionnement et des applications des robots. Elle intègre des connaissances en mécanique, en électronique, en informatique et en mathématiques pour créer des machines intelligentes capables d'effectuer des tâches de manière autonome.

Un robot est essentiellement un système capable de percevoir son environnement, de prendre des décisions et d'effectuer des actions. Les robots modernes utilisent des capteurs pour recueillir des informations sur leur environnement, des actionneurs pour exécuter des mouvements ou des actions, et des systèmes de contrôle complexes pour prendre des décisions et coordonner les actions.

La Fédération internationale de robotique (IFR) établit une distinction fondamentale entre les robots industriels, qui sont principalement utilisés dans la production, et les robots de service, qui fournissent des services aux personnes ou aux institutions.

robot

Un robot est une entité physique ou virtuelle qui interagit avec son environnement. Les robots physiques utilisent des capteurs pour recueillir des informations sur leur environnement, des actionneurs pour effectuer des mouvements ou des actions, et des systèmes de traitement de l'information pour prendre des décisions et contrôler ces actions. Ils peuvent remplacer les humains dans des tâches physiques ou la prise de décision. Les robots industriels sont conçus pour la production, tandis que les robots de service fournissent des services aux personnes ou aux installations. Il existe différents types de robots, tels que les robots cartésiens, SCARA, delta, articulés ou collaboratifs, qui se distinguent par leurs articulations et leurs axes de mouvement. Un système robotique fonctionnel nécessite non seulement le bras du robot lui-même, mais aussi des effecteurs (pinces, outils), un contrôleur, des capteurs et des dispositifs de sécurité.

Automatisation robotisée des processus (RPA) :

Contrairement aux robots physiques, l'automatisation robotisée des processus (RPA) repose sur des applications logicielles qui imitent les interactions humaines avec les interfaces utilisateur des systèmes logiciels. Les robots RPA exécutent des tâches numériques répétitives et basées sur des règles, telles que le remplissage de formulaires, la copie de données ou le traitement d'informations issues de documents structurés. Ils fonctionnent 24 h/24 et 7 j/7, sans le moindre problème, pour les tâches routinières, et ce, à moindre coût que les employés humains pour ces activités spécifiques. La RPA est donc une forme d'automatisation des processus dans le domaine numérique.

robotique de service

Ce domaine englobe les robots qui fournissent des services semi-autonomes ou totalement autonomes en dehors de la production industrielle, que ce soit pour le bien-être humain ou pour des infrastructures. On distingue les robots de service professionnels, pilotés par du personnel formé (par exemple, les robots logistiques tels que les AMR, les robots médicaux), et les robots de service personnels ou domestiques, utilisés par le grand public (par exemple, les aspirateurs robots). Les principaux axes de recherche et développement dans ce domaine comprennent la perception, la navigation, la manipulation, l'interaction homme-robot (IHR) et la sécurité.

Principes fondamentaux

La robotique et l'automatisation reposent sur un certain nombre de principes fondamentaux, notamment :

• Perception : La capacité à percevoir l'environnement grâce à des capteurs tels que des caméras, des LiDAR et des capteurs de force.
• Navigation : La capacité de se déplacer et de se localiser dans son environnement.
• Manipulation : Capacité d'interagir physiquement avec des objets à l'aide de pinces ou d'outils.
• Contrôle et régulation : La capacité de contrôler les mouvements et les actions.
• Sécurité : Garantir un fonctionnement sûr, notamment à proximité immédiate des personnes.
• Autonomie : La capacité d'effectuer des tâches sans intervention humaine.
• Intelligence/Cognition : La capacité d'apprendre, de prendre des décisions et de s'adapter à des conditions changeantes, souvent réalisée grâce à l'IA.

Relation et synergie entre la robotique et l'automatisation

La robotique et l'automatisation sont étroitement liées et complémentaires. La robotique est souvent le moyen de mettre en œuvre l'automatisation dans le monde réel, notamment pour les tâches physiques. L'automatisation est le concept global qui décrit l'utilisation de la technologie pour contrôler les processus.

Un système robotique automatisé intègre divers composants (le robot lui-même, des capteurs, des contrôleurs et des logiciels) pour exécuter une tâche de manière autonome. La synergie réside dans le fait que la robotique fournit la capacité physique (l'action), tandis que les technologies d'automatisation, de plus en plus basées sur les logiciels, les systèmes de contrôle et l'IA, fournissent l'intelligence, la coordination et le contrôle. L'automatisation robotisée des processus (RPA) automatise les flux de travail numériques, tandis que les robots physiques automatisent les processus physiques ; les deux relèvent du terme générique d'automatisation.

Cependant, la frontière entre ces termes s'estompe de plus en plus, notamment avec l'essor de l'IA et des systèmes logiciels. La robotique moderne intègre souvent intrinsèquement des capacités d'automatisation très sophistiquées, et inversement, les systèmes d'automatisation avancés intègrent fréquemment des éléments robotiques, qu'il s'agisse de bras robotisés physiques, de plateformes mobiles ou de robots logiciels. L'accent se déplace de la simple opposition entre matériel et logiciel vers la capacité : l'exécution autonome des tâches. L'« automatisation intelligente » devient ainsi le thème central, concrétisé par diverses technologies.

Parallèlement, le concept même de robotique s'élargit. Il ne se limite plus aux bras robotisés industriels traditionnels, mais englobe également les systèmes mobiles tels que les véhicules à guidage automatique (AGV) ou les robots mobiles autonomes (AMR), les robots humanoïdes et, dans certains contextes, même l'automatisation robotisée des processus (RPA). Cette évolution reflète une perspective fonctionnelle axée sur la capacité à réaliser des tâches de manière autonome, grâce aux technologies d'automatisation et d'intelligence artificielle sous-jacentes. Cet élargissement conceptuel requiert une définition précise dans chaque contexte (par exemple, automatisation industrielle, robotique de service ou 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 impacts intersectoriels

La robotique et l'automatisation ne se limitent pas à un seul secteur d'activité, mais trouvent des applications dans un nombre croissant de domaines. Cependant, leurs applications et leurs impacts varient selon le secteur.

logistique

Rôle général et applications

Le secteur de la logistique, qui représente environ 10 % du PIB mondial, doit relever le défi de la pénurie de compétences, d'accroître son efficacité et d'améliorer la précision de ses opérations d'entreposage, de transport et de livraison. L'automatisation est essentielle.

Les applications typiques comprennent le transport de marchandises par véhicules à guidage automatique (AGV) et robots mobiles autonomes (AMR), la préparation de commandes, l'emballage, le tri, la palettisation et la dépalettisation, ainsi que le chargement et le déchargement de camions ou de palettes. Les logiciels tels que les systèmes de gestion d'entrepôt (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 capsules de café Nespresso utilise des solutions d'automatisation dans son centre de distribution pour traiter les commandes en ligne. Des robots dépalettisent les cartons de café, tandis que d'autres préparent les commandes clients. Ce système permet un débit élevé et réduit considérablement le taux d'erreur.

Nespresso investit également dans la technologie en général, notamment pour la transparence de sa chaîne d'approvisionnement grâce à la blockchain et pour l'amélioration du service client via Power Apps. La production est réalisée dans des usines hautement automatisées, qui font l'objet d'investissements importants.

Effets

L'automatisation de la logistique permet d'accroître considérablement l'efficacité, la précision, la productivité et l'évolutivité. Elle contribue à réduire les coûts, à améliorer la qualité du traitement des commandes et à pallier la pénurie de main-d'œuvre. Dans le secteur du e-commerce, elle permet notamment d'accélérer les délais de livraison.

L'automatisation logistique évolue, passant de simples systèmes de convoyage et de tri à des systèmes plus intelligents et flexibles. Les robots mobiles autonomes (AMR) et les robots de préparation de commandes dotés d'IA sont mieux adaptés aux exigences élevées de variabilité et de rapidité du e-commerce et du commerce omnicanal. Cela nécessite non seulement du matériel de pointe, mais aussi des logiciels sophistiqués tels que les WMS et l'IA pour l'orchestration. Cette évolution reflète une tendance vers des systèmes intégrés et intelligents qui gèrent la complexité plutôt que de se contenter d'exécuter des tâches répétitives.

Malgré ses avantages, le coût élevé des investissements initiaux et la complexité de la mise en œuvre demeurent des obstacles, notamment pour les petites et moyennes entreprises (PME). Ceci favorise le développement de modèles économiques alternatifs tels que la robotique en tant que service (RaaS), où les entreprises peuvent louer des capacités d'automatisation ou payer à l'usage, facilitant ainsi l'accès au marché.

Industrie et fabrication

Rôle général et applications

L'industrie et la production manufacturière constituent les principaux secteurs d'application de la robotique. Les robots prennent en charge les tâches monotones, salissantes, dangereuses ou exigeant une grande précision pour les humains (les « 4 D » : monotones, salissantes, dangereuses, délicates/manipulatrices). Parmi les principales applications figurent la manutention, l'assemblage, le soudage, la peinture, le meulage, le polissage, le fraisage, l'alimentation de machines et le contrôle qualité.

La robotique et l'automatisation sont des moteurs essentiels de productivité, de qualité, d'efficacité, de flexibilité et de compétitivité dans le secteur manufacturier. Elles constituent des éléments centraux de l'Industrie 4.0 et permettent la mise en œuvre de concepts tels que l'« usine intelligente ».

Étude de cas Estonie

L’Estonie poursuit une stratégie ambitieuse de transformation numérique de son industrie, soutenue par des programmes de financement publics destinés à l’introduction de l’automatisation, des technologies numériques et de la robotique, ainsi qu’à la formation des employés. Elle se positionne comme « e-Estonie », un pays hautement numérisé, et entend tirer parti de cet atout pour renforcer la compétitivité de son industrie.

Étude de cas Endress+Hauser

En tant que fournisseur mondial de technologies de mesure et d'automatisation pour l'industrie des procédés, Endress+Hauser recourt largement à l'automatisation et à la robotique dans ses sites de production. La production, guidée par les principes du lean et du Kaizen, utilise des technologies de fabrication de pointe et des systèmes d'étalonnage de haute précision pour fabriquer efficacement une large gamme de produits.

Étude de cas Chine

La Chine a connu un rattrapage industriel sans précédent, dépassant l'Allemagne et les États-Unis en termes de densité de robots. Ce succès est dû à des investissements et des subventions publiques massives, à une forte demande intérieure et à la hausse du coût du travail. La Chine est le premier marché mondial de robots industriels, ayant installé plus de la moitié des nouveaux robots dans le monde en 2022. Le pays ambitionne désormais de devenir leader dans la production de masse de robots humanoïdes d'ici 2027.

Étude de cas Infineon

Le fabricant de semi-conducteurs Infineon est à la fois un grand utilisateur de robots dans ses propres usines hautement automatisées (Fabs) et un important fournisseur de composants clés (capteurs, composants d'alimentation) pour l'industrie de la robotique.

Effets

L'automatisation industrielle entraîne des gains significatifs de productivité, d'efficacité, de qualité et de sécurité. Elle réduit les coûts, les rebuts et les délais de livraison, et accroît la flexibilité. Elle permet la production de produits complexes et contribue à pallier la pénurie de main-d'œuvre qualifiée. De plus, elle est perçue comme un moyen de relocaliser les capacités de production et de garantir la compétitivité.

L'automatisation dans le secteur manufacturier évolue et dépasse désormais le cadre des tâches simples et répétitives. Sous l'impulsion de l'IA, des capteurs avancés et des exigences de l'Industrie 4.0 (production personnalisée, lots à l'unité), la tendance s'oriente vers des systèmes robotiques cognitifs et flexibles. Ces derniers requièrent une plus grande autonomie et une meilleure adaptabilité pour réagir aux variations, aux tolérances et aux imprévus.

Alors que les grandes entreprises, notamment dans le secteur automobile, ont été les pionnières en matière d'automatisation, l'accent est de plus en plus mis sur son accessibilité et son coût abordable pour les petites et moyennes entreprises (PME). Cet objectif est atteint grâce à des concepts de programmation plus intuitifs (low-code/no-code, apprentissage par démonstration), des robots plus économiques (robots à bas coût) et de nouveaux modèles commerciaux tels que la robotique en tant que service (RaaS).

Construction

Rôle général et applications

Le secteur de la construction, traditionnellement considéré comme conservateur et à forte intensité de main-d'œuvre, adopte de plus en plus la robotique et l'automatisation. Parmi les facteurs déterminants figurent la pénurie de main-d'œuvre qualifiée, la pression pour accroître l'efficacité, les préoccupations liées à la sécurité et les objectifs de développement durable. Les applications comprennent la pose automatisée de briques, le soudage, le forage, le transport et la manutention de matériaux lourds, les robots de démolition et de recyclage, l'impression 3D de composants ou de bâtiments entiers, l'inspection et la surveillance par drones ou robots, les engins de chantier autonomes pour les travaux de terrassement et la construction de routes, ainsi que les exosquelettes pour assister les travailleurs dans les tâches physiquement exigeantes.

Étude de cas du groupe Wirtgen

L'entreprise propose un système intégré pour la construction routière qui utilise des modèles numériques de terrain et automatise le pilotage des machines. Grâce au positionnement GNSS/RTK, la profondeur de fraisage, le dévers, la direction du finisseur et la position de la table de finition sont contrôlés avec précision et automatiquement. Pour les finisseurs à coffrage glissant, Wirtgen propose un système GPS/GNSS permettant la pose sans fil des profils en béton.

Étude de cas MOBA Mobile Automation

MOBA est spécialisée dans les solutions d'automatisation pour engins de chantier mobiles, tels que les finisseurs d'asphalte, les pelles hydrauliques, les niveleuses et les chargeuses sur pneus. Pour la construction routière, elle propose des systèmes de nivellement qui contrôlent automatiquement la hauteur et la pente de la table de nivellement et sont compatibles avec diverses références. Dans le domaine du terrassement, son offre comprend des commandes pour pelles hydrauliques, niveleuses et bulldozers, permettant aux opérateurs de travailler avec précision et conformément au plan, et d'accroître significativement leur productivité.

Effets

L'utilisation de la robotique et de l'automatisation dans le secteur de la construction offre des avantages considérables : une efficacité accrue, des processus de construction accélérés, une précision et une qualité plus constantes, une sécurité au travail améliorée grâce à l'automatisation des tâches dangereuses, des coûts réduits (main-d'œuvre, matériaux, reprises), une diminution du gaspillage de matériaux et une meilleure utilisation des ressources. Ces technologies peuvent également contribuer à pallier la pénurie de main-d'œuvre qualifiée et permettre le développement de nouvelles méthodes de construction innovantes, telles que l'impression 3D.

L'automatisation dans le secteur de la construction est confrontée à des défis uniques, différents de ceux rencontrés dans les environnements industriels contrôlés. Les chantiers sont généralement non structurés, dynamiques et exposés à des conditions environnementales difficiles. Cela exige des systèmes robotiques une perception environnementale particulièrement performante, une navigation fiable même dans des conditions complexes et une grande capacité d'adaptation aux circonstances changeantes et à l'interaction avec les travailleurs humains.

Malgré le potentiel considérable d'amélioration de l'efficacité et de réduction des coûts, les coûts d'acquisition élevés des robots de construction spécialisés et le besoin de personnel qualifié pour leur exploitation et leur maintenance demeurent des obstacles importants à leur adoption généralisée, notamment parmi les petites entreprises de construction.

Soins de santé et soins infirmiers

Rôle général et applications

La robotique et l'automatisation prennent une importance croissante dans le secteur de la santé et des soins pour améliorer la prise en charge des patients, rendre les interventions chirurgicales plus précises, accroître l'efficacité opérationnelle, soulager le personnel et favoriser l'autonomie des personnes âgées ou en cas de handicap.

Le champ d'application est vaste : assistance chirurgicale, logistique et transport, nettoyage et désinfection, manutention des patients et aide à la mobilité, diagnostic, automatisation des pharmacies, robots sociaux et de compagnie, ainsi que téléprésence et surveillance à distance.

Exemple : Salon professionnel des soins aux personnes âgées

Ce salon professionnel présente les tendances actuelles du secteur des soins. Parmi celles-ci figurent les robots sociaux destinés à divertir et à stimuler la conversation entre les personnes âgées, les robots de service, les exosquelettes d'aide à la marche, les aides électriques au levage et à la verticalisation, ainsi que les logiciels d'intelligence artificielle destinés à alléger les tâches administratives.

Exemple Köpenick (Fondation sociale)

La Fondation sociale Köpenick a introduit le robot social « Willi » dans un centre pour personnes âgées afin de favoriser la participation sociale des résidents. Son utilisation fait l'objet d'un suivi scientifique pour évaluer son impact sur le bien-être. À Berlin, d'autres initiatives existent, comme la start-up Bearcover et son robot « Oscar », qui veille la nuit sur les résidents des maisons de retraite, ou la clinique Caritas Dominikus, qui utilise un robot chirurgical pour des interventions de haute précision sur la colonne vertébrale.

Exemple de Leipzig (Projet Avatar)

À Leipzig, plusieurs initiatives utilisent des robots de téléprésence qui servent de « représentants » aux enfants et adolescents atteints de maladies chroniques et ne pouvant se rendre physiquement à l'école. Grâce à une tablette, ces enfants peuvent contrôler leur avatar en classe, suivre les cours, lever la main, discuter avec leurs camarades et même participer virtuellement à des sorties scolaires.

Effets

La robotique dans le secteur de la santé permet des interventions chirurgicales plus précises et moins invasives, avec une convalescence potentiellement plus rapide. Elle améliore l'efficacité de la logistique, du nettoyage et des opérations pharmaceutiques. La pénibilité du travail du personnel est réduite. Les robots peuvent contribuer à pallier les pénuries de personnel et à renforcer la sécurité des patients. Les robots d'assistance et sociaux peuvent favoriser l'autonomie et la participation sociale.

L'adoption de la robotique dans le secteur de la santé et des soins infirmiers révèle une dichotomie : d'une part, des systèmes chirurgicaux très sophistiqués et coûteux sont installés dans des cliniques spécialisées, mais nécessitent des investissements considérables. D'autre part, des robots d'assistance et de service de plus en plus économiques émergent pour la logistique, le soutien social ou la téléprésence. Cependant, leur intégration dans des environnements humains complexes, leur acceptation par les utilisateurs et la démonstration de leur rentabilité et de leurs avantages réels restent des défis importants.

Dans le secteur de la santé et des soins notamment, les considérations éthiques sont primordiales. La sécurité des patients, la protection des données, le risque de perte de contact humain et d'empathie, ainsi que la nécessité de veiller à ce que la technologie soit au service de l'humanité et ne remplace pas les interactions humaines essentielles doivent être soigneusement pris en compte lors du développement et de la mise en œuvre.

Éducation

Rôle général et applications

La robotique est utilisée dans l'éducation de deux manières : comme outil pédagogique et comme technologie d'assistance. En tant qu'outil pédagogique, elle permet de développer des compétences dans les disciplines STEM (sciences, technologie, ingénierie et mathématiques). En tant que technologie d'assistance, les robots, notamment les avatars de téléprésence, permettent aux élèves atteints de maladies chroniques ou de handicaps de participer aux cours et à la vie scolaire à distance. À l'avenir, les robots dotés d'intelligence artificielle pourraient également servir de tuteurs personnalisés ou de compagnons d'apprentissage.

Exemple Hennigsdorf

Ici, les kits de robots Lego sont utilisés dans un club informatique ou un atelier STEM pour offrir aux enfants et aux jeunes de 10 ans et plus une expérience pratique de la robotique et de la programmation. Ces clubs participent à des compétitions telles que les Olympiades mondiales de robotique (WRO).

Exemple de Leipzig (Projet Avatar)

Comme décrit dans la section sur les soins de santé/soins infirmiers, des initiatives à Leipzig utilisent des robots de téléprésence pour permettre aux élèves atteints de maladies de longue durée de participer virtuellement aux cours et à la vie scolaire.

Effets

L'intégration de la robotique dans l'éducation peut accroître l'intérêt pour les disciplines STEM et développer des compétences essentielles pour l'avenir (programmation, esprit critique, collaboration). Elle améliore l'accès à l'éducation pour les élèves qui ne peuvent pas suivre les cours en présentiel. De plus, elle offre un potentiel considérable pour des expériences d'apprentissage personnalisées et interactives.

La robotique, dans un contexte éducatif, remplit donc une double fonction : d’une part, elle sert d’objet d’apprentissage pour transmettre des connaissances sur les technologies et les principes des sciences, technologies, ingénierie et mathématiques (STEM) et former les futurs spécialistes ; d’autre part, elle fonctionne comme un outil pour élargir l’accès à l’éducation (avatars) ou pour soutenir et individualiser les processus d’apprentissage (robots tuteurs potentiels).

Cependant, l'intégration réussie de la robotique dans le quotidien scolaire semble souvent dépendre d'un soutien extérieur, que ce soit par le biais de parrainages, de programmes de financement, de concours ou de partenariats avec des organismes parascolaires. Cela laisse supposer que les coûts, la formation des enseignants et l'intégration aux programmes scolaires demeurent des obstacles, et que la robotique n'est pas encore une pratique courante dans le système éducatif.

mobilité

Rôle général et applications

La robotique et l'automatisation révolutionnent le transport des personnes et des marchandises. Cela inclut le développement de véhicules autonomes (voitures, camions), de robots de livraison du dernier kilomètre, de plateformes robotisées mobiles pour diverses tâches (inspection, nettoyage des espaces publics, etc.) et d'aides à la mobilité intelligentes pour les personnes à mobilité réduite. L'objectif est d'améliorer la sécurité, l'efficacité, le confort et l'accessibilité, ainsi que de créer de nouveaux services de mobilité comme les robotaxis ou les transports publics automatisés. Des applications de niche, telles que les robots tout-terrain ou d'exploration, sont également concernées.

Exemple Kawasaki

La société japonaise a présenté des concepts de robots quadrupèdes, dont un robot chevauchable capable de rouler sur des roues sur des surfaces lisses et de marcher à quatre pattes sur des terrains accidentés.

Exemple Hyundai/Boston Dynamics

L'acquisition par Hyundai Motor Group d'une participation majoritaire dans Boston Dynamics marque une alliance stratégique entre un grand constructeur automobile et une entreprise leader en robotique. Hyundai entend tirer parti de son expertise industrielle pour accroître la production des robots de Boston Dynamics et devenir l'un des principaux fabricants mondiaux de robots mobiles de pointe.

Effets

La mobilité automatisée promet une sécurité routière accrue, une circulation plus fluide, un confort et une productivité améliorés au volant (grâce aux tâches secondaires), de nouvelles solutions de mobilité pour les personnes sans permis de conduire et une logistique plus efficace. Cependant, elle comporte aussi des risques, tels qu'une augmentation du kilométrage et de la consommation d'énergie (effet rebond), des préoccupations liées à la confidentialité des données et à la cybersécurité, ainsi que des questions éthiques complexes (notamment en cas d'accident).

Le secteur de la mobilité illustre parfaitement la convergence de la robotique, de l'intelligence artificielle et de la production automobile traditionnelle. Cette convergence engendre l'émergence de catégories de produits entièrement nouvelles (robotaxis, robots de livraison) et la transformation de catégories existantes (voitures, camions), les constructeurs automobiles devenant des entreprises technologiques et les entreprises technologiques investissant le marché de la mobilité.

Alors que les voitures particulières entièrement autonomes destinées à la circulation routière générale se heurtent encore à des obstacles techniques, réglementaires et sociétaux considérables, l'automatisation progresse rapidement dans des environnements plus contrôlés (par exemple, les robots mobiles autonomes dans la logistique) et pour des applications spécialisées (par exemple, les aides à la mobilité, les concepts de niche).

Agriculture

Rôle général et applications

La robotique et l'automatisation jouent un rôle de plus en plus important en agriculture pour relever des défis tels que la pénurie de main-d'œuvre, accroître l'efficacité, améliorer la précision et réduire l'impact environnemental. Cette évolution s'inscrit dans les concepts d'« agriculture de précision » ou d'« agriculture intelligente ».

Les applications typiques comprennent : les tracteurs autonomes et les robots agricoles, les robots de récolte, les robots de plantation et de semis, les robots de désherbage, les drones (UAV), les robots de traite et les robots d'élevage.

Effets

L'automatisation en agriculture permet d'accroître l'efficacité et la productivité, de réduire la dépendance à la main-d'œuvre (souvent rare et coûteuse) et de diminuer les coûts salariaux. Une utilisation plus précise des ressources (eau, engrais, pesticides) engendre des économies et réduit l'impact environnemental. La qualité et le rendement des cultures peuvent être améliorés, et les robots peuvent fonctionner 24 h/24.

L'adoption de la robotique agricole est fortement motivée à la fois par des facteurs économiques (hausse des coûts salariaux, pénurie de main-d'œuvre, pression pour l'efficacité) et par des aspects de durabilité (préservation des ressources, réduction de l'utilisation de produits chimiques).

Malgré son fort potentiel, l'adoption généralisée de la robotique agricole se heurte à d'importants obstacles. Parmi ceux-ci figurent les coûts d'acquisition élevés, notamment pour les petites exploitations, la nécessité d'une expertise technique pour l'exploitation et la maintenance, les difficultés d'intégration des robots aux infrastructures et processus agricoles existants, ainsi que les problèmes potentiels de connectivité des données en milieu rural.

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Tendances technologiques clés

Le développement futur de la robotique et de l'automatisation est fortement influencé par plusieurs tendances technologiques interconnectées.

Intégration de l'intelligence artificielle (IA)

Description

L'intelligence artificielle transforme les robots, passant de machines préprogrammées à des systèmes adaptatifs et apprenants. Elle leur permet de percevoir et de comprendre leur environnement, d'apprendre de l'expérience, de prendre des décisions de manière autonome et d'interagir plus naturellement avec les humains.

Formes d'IA en robotique

IA analytique : Elle traite en temps réel de grandes quantités de données de capteurs pour l’analyse, la reconnaissance de formes, l’optimisation des séquences de mouvements et la maintenance prédictive.
IA générative : Elle ouvre de nouvelles possibilités d’interaction, comme la programmation de robots en langage naturel (au lieu de code). Elle permet également l’entraînement de robots dans des environnements simulés.
IA physique / IA incarnée : Elle désigne 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. Elle leur permet de fonctionner dans des environnements complexes et non structurés et ouvre des perspectives d'application entièrement nouvelles. L'IA contribue de manière significative à l'amélioration de l'efficacité, de la qualité et de la sécurité.

Convient à:

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

Robots collaboratifs (cobots)

Description

Les cobots sont une catégorie de robots conçus spécifiquement pour fonctionner en toute sécurité à proximité immédiate ou en collaboration directe avec des travailleurs humains dans un espace de travail partagé. Contrairement aux robots industriels traditionnels, ils ne nécessitent généralement pas de barrières de sécurité de séparation.

Applications

Les cobots sont utilisés pour une grande variété de tâches qui allient la flexibilité et le jugement humains à la précision et à l'endurance des robots. Parmi ces tâches figurent l'assemblage, l'alimentation de machines, l'emballage, la palettisation, le contrôle qualité, le soudage, le collage, le vissage et la manutention.

Marché et tendances

Le marché des cobots connaît une forte croissance. Parmi les principales tendances, citons l'augmentation de la charge utile et de la vitesse, l'intégration aux plateformes mobiles, le recours accru à l'IA et à l'apprentissage automatique pour une autonomie et des capacités d'apprentissage accrues, une interaction homme-robot améliorée et des concepts de sécurité avancés.

Effets

Les cobots permettent d'accroître la productivité et l'efficacité tout en préservant la flexibilité des processus de production. Ils améliorent la sécurité et l'ergonomie au travail en prenant en charge les tâches dangereuses, pénibles ou répétitives. Ils contribuent à pallier la pénurie de main-d'œuvre qualifiée et facilitent l'accès à l'automatisation, notamment pour les PME. Ils permettent de nouvelles formes de collaboration directe entre humains et robots.

Systèmes autonomes (y compris la navigation et la perception)

Description

Les systèmes autonomes sont capables d'effectuer des tâches et de prendre des décisions sans intervention humaine directe. Leur autonomie repose sur leur capacité à percevoir (conscience de l'environnement et de leur propre état grâce à des capteurs), à se localiser (détermination de la position), à cartographier (création d'une représentation de l'environnement) et à planifier (recherche d'itinéraire, planification des déplacements et sélection des actions).

Perception

Les systèmes autonomes utilisent divers capteurs – caméras, LiDAR, radars, ultrasons, centrales inertielles (IMU), GPS, capteurs tactiles – pour collecter des données sur leur environnement. L'interprétation de ces données est une tâche essentielle, et l'intelligence artificielle et l'apprentissage automatique y jouent un rôle de plus en plus important.

la navigation

Cela inclut la capacité du système à déterminer sa propre position dans l'environnement (localisation), à créer ou utiliser une carte de l'environnement (cartographie), et à planifier et suivre un chemin sûr et efficace vers une destination tout en évitant les obstacles.

Effets

L'autonomie permet l'utilisation de robots dans des environnements complexes et réels, au-delà des chaînes de production fixes. Elle est fondamentale pour la logistique moderne, les transports, l'agriculture, la construction, ainsi que pour les tâches d'inspection, de maintenance et d'exploration. Elle accroît la flexibilité et l'efficacité des opérations.

robots humanoïdes

Description

Les robots humanoïdes sont des machines dont la forme externe est calquée sur le corps humain. Leur conception vise à leur permettre d'évoluer dans des environnements conçus par l'homme et d'accomplir des tâches similaires à celles des humains.

Applications

Actuellement, les robots humanoïdes sont pour la plupart encore au stade de la recherche et du développement ou font l'objet de projets pilotes. Leurs applications potentielles sont diverses : industrie et production, logistique et entreposage, santé et soins, commerce de détail et service à la clientèle, éducation et recherche, environnements dangereux, assistance personnelle et tâches ménagères.

Marché et tendances

Les robots humanoïdes bénéficient actuellement d'une importante couverture médiatique et attirent des investissements considérables. Les tendances technologiques se concentrent sur l'amélioration de la mobilité, de la motricité fine et de la dextérité, des capacités cognitives grâce à l'IA, de l'interaction homme-robot et de l'efficacité énergétique, ainsi que sur la réduction des coûts de production.

Effets

Les robots humanoïdes sont perçus comme ayant un grand potentiel pour pallier la grave pénurie de main-d'œuvre dans de nombreux secteurs. Ils pourraient prendre en charge des tâches jusqu'ici difficiles à automatiser en raison de la nécessité d'une agilité et d'une dextérité comparables à celles de l'humain. Parallèlement, ils soulèvent de profondes questions éthiques et sociétales.

Autres tendances émergentes

• Jumeaux numériques : les représentations virtuelles de robots physiques, de cellules ou d’installations de production entières sont de plus en plus utilisées.
• Intégration et connectivité de l'IoT : La mise en réseau des robots entre eux et avec des systèmes de niveau supérieur via l'Internet industriel des objets (IIoT) est un élément central de l'Industrie 4.0.
• Durabilité et efficacité énergétique : face à la hausse des coûts de l'énergie et aux exigences écologiques, l'efficacité énergétique des robots devient de plus en plus importante.
• Utilisation simplifiée / Programmation à faible code/sans code : Afin de faciliter l’adoption de la robotique, notamment dans les PME, l’accent est mis sur la simplification de la programmation et de l’utilisation.
• Robotique en tant que service (RaaS) : Ce modèle commercial offre aux entreprises un accès à la technologie robotique sur une base de location ou d'utilisation, au lieu d'avoir à effectuer des investissements initiaux importants.
• Manipulation mobile (MoMas) : La combinaison de plateformes robotiques mobiles (AMR) et de bras robotisés (manipulateurs) crée des systèmes très flexibles capables d'effectuer des tâches de manutention dans différents endroits.

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Analyse des avantages et des défis

L'adoption généralisée de la robotique et de l'automatisation comporte des avantages considérables, mais aussi des défis importants qui doivent être soigneusement examinés.

Principaux avantages

• Amélioration de l'efficacité et de la productivité
• Qualité et homogénéité améliorées
• Sécurité accrue et ergonomie améliorée
• Économies de coûts
• Flexibilité et évolutivité accrues
• Développer de nouvelles compétences
• Compétitivité et résilience accrues

Principaux obstacles et défis

Malgré les avantages indéniables offerts par la robotique et l'automatisation, il est essentiel d'identifier et de surmonter les obstacles et les défis qui y sont associés. Ces défis peuvent empêcher les entreprises d'exploiter pleinement le potentiel de ces technologies et nécessitent une planification rigoureuse et des décisions stratégiques.

Coûts de mise en œuvre élevés

L'investissement initial en robotique et automatisation peut être considérable. Les robots eux-mêmes, ainsi que les périphériques, logiciels, l'intégration et la personnalisation nécessaires, représentent un investissement initial important. À cela s'ajoutent des coûts récurrents liés à la maintenance, aux réparations, aux mises à jour logicielles et à la formation du personnel.

Pour les petites et moyennes entreprises (PME), ces coûts peuvent représenter un obstacle insurmontable. Pour y remédier, des modèles de financement innovants, tels que la robotique en tant que service (RaaS), ont vu le jour, permettant aux entreprises de louer des solutions robotiques et ainsi de réduire leur investissement initial.

Inquiétudes concernant la mutation professionnelle

L'une des principales préoccupations sociétales liées à la robotique et à l'automatisation est le risque de suppression d'emplois. À mesure que les robots et les systèmes automatisés deviennent de plus en plus capables d'effectuer des tâches auparavant réalisées par des humains, on craint la disparition de nombreux emplois.

Il est toutefois important de relativiser cette préoccupation. Si l'automatisation entraînera des pertes d'emplois, elle en créera également de nouveaux dans des domaines tels que la conception, la programmation, la maintenance et l'intégration de robots. De plus, l'automatisation peut rationaliser les tâches et accroître la productivité, permettant ainsi aux employés de se concentrer sur des activités à plus forte valeur ajoutée.

Le défi consiste à requalifier et à perfectionner la main-d'œuvre afin de la préparer aux nouveaux emplois créés par l'automatisation. Les gouvernements, les établissements d'enseignement et les entreprises doivent collaborer pour élaborer des programmes qui permettent aux individus d'acquérir les compétences nécessaires pour réussir sur le marché du travail automatisé.

Questions éthiques

La robotique et l'automatisation soulèvent de nombreuses questions éthiques qui doivent être examinées avec soin. Il s'agit notamment des questions de respect de la vie privée, de sécurité des données, de biais algorithmiques et de responsabilité.

Par exemple, le recours aux robots dans le domaine de la santé peut soulever des inquiétudes quant à la protection des données des patients et au risque que les algorithmes aboutissent à des recommandations de traitement injustes ou discriminatoires. De même, l'utilisation d'armes autonomes dans les conflits armés peut soulever des dilemmes éthiques concernant la responsabilité des décisions de vie ou de mort.

Il est important d'élaborer des cadres et des lignes directrices éthiques pour encadrer le développement et l'utilisation de la robotique et de l'automatisation. Ces cadres doivent garantir que ces technologies sont utilisées d'une manière conforme aux valeurs humaines, protège la vie privée et les droits, et favorise la responsabilisation.

Risques liés à la sécurité

Les robots et les systèmes automatisés peuvent présenter des risques pour la sécurité, notamment lorsqu'ils sont utilisés à proximité de personnes. Les dysfonctionnements des robots, les erreurs logicielles ou les cyberattaques peuvent entraîner des accidents, des blessures ou des dommages.

Pour atténuer ces risques, il est essentiel d'élaborer et de mettre en œuvre des normes et des protocoles de sécurité rigoureux. Cela comprend la conception de robots sûrs, la mise en place de mécanismes de sécurité robustes et la formation des employés à la manipulation sécuritaire des systèmes robotisés. Les mesures de cybersécurité sont également essentielles pour protéger les robots contre tout accès et toute manipulation non autorisés.

Complexité technologique

La mise en œuvre et la maintenance des systèmes de robotique et d'automatisation peuvent s'avérer complexes et exigeantes. Elles requièrent un haut niveau d'expertise technique qui n'est pas toujours disponible dans toutes les entreprises.

Cette complexité peut engendrer des retards, des dépassements de coûts et des problèmes de performance. Pour y remédier, les entreprises peuvent s'associer à des intégrateurs de systèmes robotiques, des cabinets de conseil ou des instituts de formation afin d'accéder à l'expertise nécessaire. Le développement de systèmes robotiques plus conviviaux et intuitifs peut également contribuer à réduire la complexité technologique.

Manque de flexibilité

Bien que les systèmes robotiques modernes soient devenus plus flexibles, leur capacité d'adaptation aux changements imprévus et aux situations inattendues reste limitée. Les robots sont généralement conçus pour effectuer des tâches spécifiques dans un environnement structuré. Face à des obstacles ou des variations inattendus, ils peuvent avoir des difficultés à réagir efficacement.

Pour pallier cette limitation, l'intelligence artificielle est de plus en plus intégrée aux systèmes robotiques afin de leur conférer la capacité d'apprendre, de s'adapter et de prendre des décisions en temps réel. Les robots dotés d'IA peuvent analyser les données des capteurs, reconnaître des schémas et ajuster leurs actions en conséquence, ce qui accroît leur flexibilité et leur adaptabilité.

Questions réglementaires et de conformité

Le secteur de la robotique et de l'automatisation est soumis à un nombre croissant de réglementations et d'exigences de conformité. Ces réglementations visent à garantir la sécurité, la protection des données et de la vie privée, ainsi que le respect des principes éthiques.

Le respect de ces réglementations peut s'avérer complexe et coûteux pour les entreprises. Il est donc essentiel de se tenir informé des dernières évolutions réglementaires et de veiller à ce que les systèmes de robotique et d'automatisation soient conçus et exploités conformément 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 à la pointe de l'industrie de la robotique et de l'automatisation, grâce à une solide expertise en ingénierie, en production et en recherche. La région affiche une forte densité de robots, c'est-à-dire un nombre élevé de robots pour 10 000 employés, notamment dans l'industrie automobile.

Des pays européens comme l'Allemagne, la Suède et le Danemark sont des pionniers dans le développement et le déploiement de technologies robotiques et d'automatisation de pointe. Ils disposent d'un écosystème dynamique d'entreprises de robotique, d'instituts de recherche et d'initiatives gouvernementales 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. Celles-ci comprennent le financement de projets de recherche, la promotion de la coopération entre la science et l'industrie, ainsi que l'élaboration de normes et de réglementations favorisant l'innovation et la compétitivité.

L’Allemagne poursuit une approche particulièrement ambitieuse avec sa stratégie « Industrie 4.0 ». Cette initiative vise à transformer l’industrie manufacturière allemande grâce à l’intégration de technologies telles que la robotique, l’automatisation, l’intelligence artificielle et l’Internet des objets.

L’Union européenne est toutefois confrontée à des défis. Il est notamment nécessaire d’accroître les investissements dans la recherche et le développement, de former une main-d’œuvre qualifiée et de promouvoir l’adoption de la robotique et de l’automatisation dans les petites et moyennes entreprises (PME). Par ailleurs, il est de plus en plus important d’aborder les questions éthiques et sociétales liées à la robotique et à l’automatisation afin de garantir que ces technologies soient utilisées de manière responsable et conformément aux valeurs européennes.

compétition mondiale

Le secteur de la robotique et de l'automatisation est extrêmement concurrentiel, et des entreprises du monde entier rivalisent pour conquérir des parts de marché et dominer le marché technologique. Les États-Unis, le Japon, la Chine, la Corée du Sud et Taïwan figurent parmi les principaux acteurs de ce marché mondial.

Les États-Unis possèdent un secteur de la robotique dynamique, porté par les innovations dans des domaines tels que l'IA, les logiciels et la robotique. Des entreprises comme Boston Dynamics, Google et Amazon investissent massivement dans la recherche et le développement en robotique.

Le Japon est une puissance mondiale en robotique, forte d'une longue tradition dans le développement et la fabrication de robots. Des entreprises japonaises telles que Fanuc, Yaskawa et Kawasaki sont des leaders sur le marché des robots industriels.

La Chine est devenue un acteur majeur de l'industrie de la robotique et de l'automatisation ces dernières années. Le gouvernement chinois investit massivement dans la recherche et le développement en robotique et ambitionne de faire de la Chine le premier centre mondial de ce domaine.

La Corée du Sud et Taïwan sont également des acteurs importants du marché de la robotique, avec un fort accent mis sur l'automatisation de la production et le développement de robots de service.

La concurrence mondiale dans le secteur de la robotique et de l'automatisation stimule l'innovation et la croissance. Les entreprises investissent massivement dans la recherche et le développement afin de créer de nouvelles technologies et d'améliorer les performances et les capacités de leurs robots. Il en résulte des progrès plus rapides en robotique et en automatisation, rendant ces technologies plus accessibles et abordables pour les entreprises et les particuliers.

Comment l'IA et l'automatisation peuvent façonner notre avenir de manière durable

L'avenir de la robotique et de l'automatisation est prometteur, avec le potentiel de transformer les industries, d'accroître la productivité et d'améliorer nos vies. Plusieurs tendances clés devraient façonner cet avenir :

Intégration plus poussée de l'IA

L'intelligence artificielle jouera un rôle de plus en plus important en robotique et en automatisation en permettant aux robots d'apprendre, de s'adapter et de prendre des décisions en temps réel. Les robots dotés d'IA pourront accomplir des tâches complexes dans des environnements non structurés, collaborer avec les humains et tirer des enseignements de l'expérience.

Augmentation des systèmes autonomes

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

Application plus large dans de nouveaux domaines

La robotique et l'automatisation s'étendront au-delà des secteurs traditionnels de la production et de la logistique pour investir de nouveaux domaines tels que la santé, la construction, l'agriculture et les services. Il en résultera de nouvelles perspectives d'innovation et de croissance.

Mettre l'accent sur la durabilité

Le développement durable est une préoccupation de plus en plus importante dans l'industrie de la robotique et de l'automatisation. Les entreprises s'attacheront de plus en plus à développer des robots économes en énergie et à mettre en œuvre des pratiques de fabrication durables.

Considérations éthiques et sociales

Les considérations éthiques et sociétales joueront un rôle de plus en plus important dans l'industrie de la robotique et de l'automatisation. Il est essentiel d'élaborer des cadres et des lignes directrices éthiques pour guider le développement et le déploiement de la robotique et de l'automatisation, afin de garantir que ces technologies soient utilisées d'une manière conforme aux valeurs humaines, protège la vie privée et les droits, et favorise la responsabilité.

Pourquoi l'innovation responsable est cruciale en robotique

La robotique et l'automatisation sont des technologies transformatrices qui ont le potentiel de modifier des secteurs d'activité, d'accroître la productivité et d'améliorer nos vies. Cependant, elles soulèvent également d'importants défis, tels que les craintes de suppression d'emplois, les questions d'éthique et les risques pour la sécurité.

Pour exploiter pleinement le potentiel de la robotique et de l'automatisation, il est essentiel de s'attaquer proactivement à ces défis. Cela nécessite une collaboration entre les gouvernements, les entreprises, les instituts de recherche et les établissements d'enseignement afin d'élaborer des politiques, d'investir dans l'éducation et la formation, et d'établir des cadres éthiques.

En utilisant la robotique et l'automatisation de manière responsable, nous pouvons bâtir un avenir à la fois économiquement prospère et socialement juste. Ces technologies nous permettront de créer des emplois, d'accroître la productivité, d'améliorer la qualité de vie et de relever les défis les plus urgents de notre société. L'avenir de la robotique et de l'automatisation exige une vision claire, une réflexion stratégique et un engagement indéfectible envers une innovation responsable. C'est à cette seule condition que nous pourrons exploiter pleinement le potentiel de ces technologies transformatrices et construire un avenir meilleur pour tous.

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Konrad Wolfenstein

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