Si la cobotique (pour rappel, la robotique collaborative) est apparue il y a maintenant une dizaine d’années, c’est afin de réduire les problématiques liées aux coûts, à l’encombrement, ainsi qu’à la dangerosité des robots industriels traditionnels.

Les robots collaboratifs, cobots, sont conçus pour accompagner les Hommes dans la réalisation de tâches complexes, difficiles et répétitives, visant ainsi à améliorer leurs conditions de travail, leur condition physique ainsi que leur bien-être

Si certains cobots occupent des postes nécessitant une manipulation répétée, d’autres, tels que les exo-squelettes, accompagnent même les mouvements des travailleurs et compensent les charges portées pour faciliter leurs mouvements et déplacements.

Pourquoi sécuriser les cobots ?

Les robots industriels traditionnels sont reconnus et utilisés pour leur capacité à effectuer des tâches répétitives à très haute cadence, leur conférant ainsi un rendement très élevé. Cette haute cadence implique, néanmoins, des mouvements très rapides, représentant un grand danger pour les collaborateurs pouvant se situer autour. Ils nécessitent donc une installation particulière, une enceinte grillagée, permettant d’écarter les Hommes des dangers potentiels

Les cobots, eux, sont des robots particuliers dotés de capteurs supplémentaires, leur permettant d’anticiper la présence d’un opérateur et de s’arrêter en cas de contact. Cette fonctionnalité leur permet de travailler en étroite collaboration avec les Hommes. Aussi, les limites de vitesse, l’accélération et la force du robot sont fixées par la norme cobotique ISO TS 15066, ce qui permet également à l’opérateur de travailler dans la zone du robot sans aucun danger. Ainsi, contrairement aux robots industriels classiques, les cobots ne nécessitent pas d’enceinte grillagée, permettant de réduire l’encombrement et le coût financier de la solution.

Cette couche d’intelligence supplémentaire leur permet donc d’être sécurisés pour les opérateurs et toutes les personnes évoluant à proximité du robot. Néanmoins, des risques relatifs à l’outil ou au processus subsistent (poste de découpe, de soudure,…). Il convient donc de respecter les strictes règles mises en place.

Un encadrement strict et sécuritaire

Afin de prendre en considération ces risques, la Directive Machines européenne 2006/42/CE encadre l’intégration de solutions robotiques dans des processus industriels. Elle veille à la standardisation des actions de sécurité mises en place lors de la conception d’une solution robotique.

Des normes internationales, notamment les normes ISO 10218-1 et 10218-2, ont pour but d’accompagner les fabricants ainsi que les intégrateurs vers le respect des strictes exigences de la Directive Machines.

Des plans d’action précis

L’ensemble de ces standards donnent lieu à des plans d’action de sécurité pour les fabricants et les intégrateurs de cobots. Conformément aux principes de prévention de la Directive Machines, une analyse de risque documentée doit obligatoirement être entamée en début de conception afin de produire une cellule robotique sécurisée.

Celle-ci permet à la fois de choisir le cobot adapté aux besoins de l’entreprise ainsi que d’éliminer ou de réduire le risque suffisamment pour protéger les utilisateurs en ayant connaissance des limites du cobot.

Il existe deux niveaux d’action pour sécuriser une cellule cobotique :

  • Sur les caractéristiques du cobot

Afin que le cobot puisse s’arrêter suffisamment vite, il est possible de régler la vitesse, l’accélération et la force nécessaire pour l’arrêt du dispositif. Toutefois, ces caractéristiques ont un impact direct sur les performances de la solution. En effet, une réduction de la vitesse entraîne une limitation des cadences et fait ainsi perdre en productivité.

  • Sur les équipements du cobot

Il existe différents types d’équipements permettant de garantir la sécurité des opérateurs travaillant avec des robots collaboratifs.

Parmi ces éléments, on retrouve du plus invasif au moins invasif :

  • Carters/barrières matérielles : c’est la solution la plus employée en robotique traditionnelle mais celle-ci est très encombrante
  • Barrières immatérielles : c’est une solution composée de faisceaux capables de détecter la présence d’un opérateur dans une zone définie. Cette zone doit ainsi être délimitée à l’aide de plusieurs barrières, matérielles ou non, et doit être peu fréquentée pour éviter les arrêts de production intempestifs.
  • Scrutateur laser (autrement appelé capteur Lidar) : il s’agit un dispositif peu encombrant permettant de délimiter une ou plusieurs zones à 175° autour d’un point fixe. Si cette zone est pénétrée, la fonction de sécurité du robot s’active.
  • Capteur de couple/de force : la dernière solution consiste à utiliser les capteurs de couple du robot, ou à lui en ajouter d’autres du même type. Cette solution ne peut être utilisée seule que sur de faibles cadences.

Mais comment s’y prendre?

En tant que client, vous pouvez passer par un intégrateur pour concevoir un poste robotique sécurisé. Ce dernier étant déjà en relation avec les organismes de contrôle et d’accompagnement dédiés (comme l’APAVE, le Bureau Veritas ou le CETIM), son expertise métier vous permettra de faire le bon choix entre encombrement, performance et investissement.

Une fois la solution mise en production, un organisme de contrôle sera mandaté pour la certifier comme conforme à la Directive Machines européenne.