Disponibles avec des performances et des prix variés, les robots sont de plus en plus présents dans tous les types d'opérations de production industrielle. Comprendre les capacités de chaque type de robot est essentiel pour faire le meilleur choix pour votre entreprise.

Depuis un demi-siècle, l'image du grand robot articulé à six axes soudant les carrosseries de voitures et de camions est ancrée dans l'imaginaire collectif. Les robots sont utilisés dans des secteurs aussi divers que la santé, l'agroalimentaire, la sidérurgie et l'entreposage – partout où des tâches répétitives, contraignantes pour l'environnement ou l'ergonomie peuvent être accomplies plus rapidement, plus efficacement et/ou à moindre coût. Aujourd'hui, on utilise même des robots pour assembler de nouveaux robots.

Les robots sont disponibles avec un à sept axes, chaque axe offrant un degré de liberté. Un portique cartésien à deux axes se déplace généralement sur les axes XY ou YZ. Un robot à trois axes possède trois degrés de liberté et exécute ses fonctions via les axes XYZ. Ces petits robots sont rigides et ne peuvent ni s'incliner ni pivoter, bien qu'ils puissent être équipés d'outils pivotants, rotatifs ou adaptables à la forme d'une petite charge utile. Les robots à quatre et cinq axes offrent une plus grande flexibilité de rotation et d'inclinaison. Un robot articulé à six axes possède six degrés de liberté, ce qui lui permet de déplacer des objets dans toutes les directions ou de les orienter dans toutes les directions. Ces robots à six axes sont généralement choisis lorsqu'une application requiert la manipulation complexe d'objets volumineux ou lourds. Les robots à sept axes offrent davantage d'orientations pour manœuvrer les outils dans des espaces restreints. Ils peuvent opérer plus près de la pièce à usiner que les autres robots articulés, ce qui permet un gain de place potentiel.

Robots articulés
La popularité des robots articulés à six et sept axes témoigne de la grande flexibilité qu'offrent leurs six degrés de liberté. Faciles à programmer, ils sont fournis avec leur propre contrôleur et leurs séquences de mouvement ainsi que l'activation des E/S peuvent être programmées via une console d'apprentissage conviviale. Leur portée peut dépasser trois mètres pour certains modèles. Cette gamme de tailles rend les robots articulés adaptés à un grand nombre de secteurs et d'applications impliquant la fabrication ou la manutention de matériaux ou de produits finis.

De par sa conception, le robot articulé occupe un espace et une emprise au sol inutilisables à d'autres fins. Il présente également des singularités, c'est-à-dire des positions et des orientations dans l'espace environnant auxquelles il n'a pas accès. Ces limitations spatiales exigent des mesures de sécurité plus complexes, car le robot sera souvent utilisé dans des zones où des travailleurs sont présents.

robots cartésiens
Un robot cartésien, ou robot linéaire, est généralement un robot économique composé d'un ensemble d'actionneurs linéaires et/ou rotatifs en bout de bras pour les applications 3D. Ces robots sont très adaptables et faciles à installer et à entretenir. Les courses et les dimensions de chaque axe peuvent être personnalisées en fonction de l'application. Leur portée et leur capacité de charge sont indépendantes. L'axe linéaire se décline en plusieurs modèles, permettant une adaptation optimale à la fonction exécutée.

La principale limitation du robot cartésien réside dans sa relative rigidité. Il peut aisément effectuer des mouvements linéaires sur trois axes et des rotations autour d'un quatrième axe. Cependant, l'ajout d'un contrôleur de mouvement est nécessaire pour réaliser des rotations sur plusieurs axes. Les robots cartésiens sont rarement utilisés dans les environnements de lavage intensif, car ils n'offrent pas une protection suffisante contre les infiltrations d'eau. De plus, une grande précision et une rigueur exemplaire sont requises lors de l'installation : chaque axe doit être parfaitement aligné et la planéité de la surface doit être optimale, notamment pour les systèmes de grande taille.

Robots SCARA
Les robots SCARA sont conçus pour les applications légères. Version allégée des robots articulés, leur simplicité et leur compacité facilitent leur intégration sur les lignes d'assemblage. Les robots SCARA offrent des temps de cycle impressionnants, avec une grande précision. Ils excellent dans des fonctions telles que l'insertion de composants dans des espaces restreints, tout en conservant leur rigidité lors de ces mouvements. De ce fait, ils constituent une solution économique pour de nombreuses applications de prélèvement et de placement, ainsi que pour la manipulation de petites pièces.

Robots Delta
Le robot delta est réputé pour sa rapidité, avec des cadences de prélèvement pouvant atteindre 300 pièces/min. Son montage le place au-dessus de la zone de travail, limitant ainsi l'encombrement. Il est souvent associé à un système de vision pour le prélèvement de pièces disposées aléatoirement dans des applications complexes de tri et d'emballage. À l'instar des robots articulés et SCARA, il est généralement fourni avec une console d'apprentissage pour une programmation simplifiée. Les robots delta sont fréquemment utilisés dans l'industrie agroalimentaire, mais, comme les robots cartésiens, ils peuvent nécessiter un blindage supplémentaire ou une isolation de l'environnement ambiant.

robots collaboratifs
Les robots collaboratifs, ou cobots, sont une technologie relativement récente qui offre un avenir prometteur pour une interaction homme-machine sécurisée. En permettant une collaboration directe entre un opérateur et un robot, ils enrichissent notre compréhension de l'intégration de l'automatisation dans l'industrie. Un cobot peut être articulé, cartésien, SCARA ou delta. À ce jour, la plupart sont toutefois articulés. Leur capacité de charge utile varie de 4 à 35 kg, leur taille et leur portée (ainsi que leur prix) étant proportionnelles. Certains modèles possèdent jusqu'à sept axes ; ces derniers peuvent réaliser des tâches particulièrement complexes sur le plan ergonomique. Les cobots sont même utilisés comme robots autonomes sur des lignes de production.

Faire votre choix
Avant d'investir dans la robotique, il convient d'examiner tous les aspects d'une application et de faire un choix définitif. Voici quelques-uns des facteurs les plus importants à prendre en compte :

Portée et charge utile.

Ces critères devraient être les premiers à être pris en compte lors de la sélection d'un robot, car ils permettent de réduire considérablement le nombre d'options. Par exemple, une charge importante et lourde exclut d'emblée les technologies de manutention légères. En revanche, si la portée est grande mais que le poids de la charge utile est faible, un robot cartésien moins coûteux pourrait suffire.

Flexibilité.

Dans une application nécessitant cinq ou six degrés de liberté, un robot articulé peut s'avérer la seule solution viable. Dans ce cas, une entreprise soucieuse de son budget et n'ayant besoin que d'un ou deux robots pourrait envisager l'utilisation de robots d'occasion. Cependant, pour des applications plus simples, comme le positionnement et le chargement de petites pièces, l'insertion de composants électroniques et le chargement de boîtes et de machines-outils – bref, toute application où deux ou trois axes suffisent –, pourquoi payer pour un nombre d'axes supérieur aux besoins réels ?

Vitesse.

L'application nécessite-t-elle une cadence de prélèvement élevée, comme celle d'un robot delta, ou une cadence de prélèvement moindre, comme celle d'un portique cartésien ou d'un robot SCARA, suffirait-elle ?

Espace et empreinte.

L'encombrement des machines et des lignes de production est un enjeu de plus en plus crucial en matière de planification. L'espace au sol étant coûteux, les entreprises cherchent à optimiser l'agencement de leurs ateliers. Les robots cartésiens et delta présentent un net avantage par rapport aux autres technologies, car seule la hauteur sous plafond est occupée, un facteur généralement moins critique.

Ingénierie et développement de projets.

Les coûts et les délais liés à la conception, au montage, à l'installation et à la mise en service doivent être pris en compte dans l'analyse comparative des coûts, notamment lors de l'intégration d'un robot dans une machine ou un système plus vaste. Tout retard dans la réception et le montage du robot pourrait compromettre l'ensemble du projet.

Maintenabilité, réparabilité et disponibilité.

Les arrêts de production imprévus sont le cauchemar de tout responsable de production. Les robots doivent être relativement faciles à entretenir et à réparer.

Standardisation.

Au sein d'une entreprise ou d'un secteur d'activité, le choix d'un robot peut se justifier d'un point de vue commercial, même si ce n'est pas le robot le plus adapté ni le moins cher, pourvu qu'il soit capable d'effectuer la tâche. Parfois, la voie la plus empruntée s'avère être la plus simple (et la moins risquée).

La prolifération des technologies robotiques a permis aux entreprises de toutes tailles de bénéficier des avantages de l'automatisation. Le robot idéal est généralement celui qui correspond le mieux à votre application, non seulement pour optimiser la productivité liée à l'investissement et satisfaire aux exigences techniques, mais aussi en tenant compte d'aspects connexes tels que la sécurité des installations, l'utilisation de l'espace et, bien sûr, le coût d'acquisition et le service après-vente.