Cobot

Un cobot , ou robot collaboratif , également connu sous le nom de robot compagnon , est un robot destiné à l'interaction directe entre l'homme et le robot dans un espace partagé, ou lorsque les humains et les robots sont à proximité. Les applications cobot contrastent avec les applications robotiques industrielles traditionnelles dans lesquelles les robots sont isolés du contact humain ou les humains sont protégés par des gilets technologiques robotiques . La sécurité des cobots peut reposer sur des matériaux de construction légers, des bords arrondis et une limitation inhérente de la vitesse et de la force, ou sur des capteurs et des logiciels qui garantissent un comportement sûr.

La Fédération internationale de robotique (IFR), une association industrielle mondiale de fabricants de robots et d'associations nationales de robots, reconnaît deux principaux groupes de robots : les robots industriels utilisés dans l'automatisation et les robots de service à usage domestique et professionnel. Les robots de service peuvent être considérés comme des cobots car ils sont destinés à travailler aux côtés des humains. Les robots industriels travaillent traditionnellement séparément des humains derrière des clôtures ou d'autres barrières de protection, mais les cobots suppriment cette séparation.

Les cobots peuvent avoir de nombreuses utilisations, depuis les robots d'information dans les espaces publics (un exemple de robots de service), les robots logistiques qui transportent des matériaux dans un bâtiment, jusqu'aux robots industriels qui aident à automatiser des tâches non ergonomiques telles qu'aider les personnes à déplacer des pièces lourdes, ou les opérations d'alimentation ou d'assemblage de machines.

L'IFR définit quatre niveaux de collaboration entre les robots industriels et les travailleurs humains :

• Coexistence : l’humain et le robot travaillent côte à côte sans clôture, mais sans espace de travail partagé.
• Collaboration séquentielle : l'humain et le robot sont actifs dans un espace de travail partagé mais leurs mouvements sont séquentiels ; ils ne travaillent pas sur une pièce en même temps.
• Coopération : Le robot et l'humain travaillent sur la même pièce en même temps, tous deux en mouvement.
• Collaboration réactive : le robot répond en temps réel aux mouvements du travailleur humain.

Dans la plupart des applications industrielles des cobots actuels, le cobot et le travailleur humain partagent le même espace mais accomplissent les tâches de manière indépendante ou séquentielle (coexistence ou collaboration séquentielle). La coopération ou la collaboration réactive sont actuellement moins courantes.

Les cobots ont été inventés en 1996 par J. Edward Colgate et Michael Peshkin , professeurs à l'université Northwestern . Leur brevet américain intitulé « Cobots » décrit « un appareil et une méthode d'interaction physique directe entre une personne et un manipulateur à usage général contrôlé par un ordinateur ». L'invention est le résultat d'une initiative de General Motors de 1994 dirigée par Prasad Akella du GM Robotics Center et d'une subvention de recherche de la General Motors Foundation de 1995 destinée à trouver un moyen de rendre les robots ou les équipements de type robot suffisamment sûrs pour faire équipe avec des personnes.

Les premiers cobots assuraient la sécurité humaine en n'ayant aucune source interne de force motrice . Au lieu de cela, la force motrice était fournie par le travailleur humain. La fonction du cobot était de permettre le contrôle informatique du mouvement, en redirigeant ou en dirigeant une charge utile, de manière coopérative avec le travailleur humain. Plus tard, les cobots ont également fourni des quantités limitées de force motrice. General Motors et un groupe de travail industriel ont utilisé le terme Intelligent Assist Device (IAD) comme alternative au cobot, qui était considéré comme trop étroitement associé à la société Cobotics. À l'époque, la demande du marché pour les dispositifs d'assistance intelligents et la norme de sécurité « T15.1 Dispositifs d'assistance intelligents - Exigences de sécurité du personnel » visaient à améliorer la manutention industrielle des matériaux et les opérations d'assemblage automobile.

Cobotics, une société fondée en 1997 par Colgate et Peshkin, a produit plusieurs modèles de cobots utilisés dans l'assemblage final automobile . Ces cobots étaient de type IFR Responsive Collaboration utilisant ce qu'on appelle aujourd'hui le « Hand Guided Control ». La société a été acquise en 2003 par Stanley Assembly Technologies.

KUKA a lancé son premier cobot, le LBR 3, en 2004. Ce robot léger contrôlé par ordinateur est le résultat d'une longue collaboration avec l' institut du centre aérospatial allemand . KUKA a encore affiné la technologie en lançant le KUKA LBR 4 en 2008 et le KUKA LBR iiwa en 2013.

Universal Robots a lancé son premier cobot, l'UR5, en 2008. Ce cobot pouvait fonctionner en toute sécurité aux côtés des employés, éliminant ainsi le besoin de cages ou de clôtures de sécurité. Le nouveau robot a contribué à lancer l'ère des robots collaboratifs flexibles, conviviaux et rentables. En 2012, Universal Robots a lancé le cobot UR10, et en 2015, ils ont lancé l'UR3, plus petit et à charge utile plus faible.

Rethink Robotics a lancé un cobot industriel, Baxter , en 2012 et un robot collaboratif plus petit et plus rapide, Sawyer, en 2015, conçu pour des tâches de haute précision.

De 2009 à 2013, quatre robots CoBot, conçus, construits et programmés par le groupe de recherche CORAL de l'Université Carnegie Mellon , ont parcouru plus de 130 kilomètres de manière autonome pour effectuer des courses à l'intérieur d'un bâtiment.

FANUC a lancé son premier robot collaboratif en 2015 - le FANUC CR-35iA avec une charge utile lourde de 35 kg. Depuis lors, FANUC a lancé une gamme plus petite de robots collaboratifs, notamment les FANUC CR-4iA, CR-7iA et la version à bras long CR-7/L, ainsi qu'une gamme complète de cobots standard, notamment les CRX-5iA, CRX-10iA, CRX-10iA/L, CRX-20iA, CRX-20iA/L et CRX-30iA. C'est également la première entreprise au monde à avoir le premier cobot antidéflagrant, utilisé dans les applications de peinture et d'autres environnements dangereux comme le chargement de munitions ou le travail dans des zones nécessitant un équipement antidéflagrant.

ABB a lancé YuMi en 2015, le premier robot collaboratif à double bras. En février 2021, ils ont lancé GoFa, qui avait une charge utile de 5 kg.

Dobot Robotics a lancé sa série CRA en 2023 , la nouvelle génération de robots collaboratifs. La technologie exclusive SafeSkin de Dobot lancée en 2019 permet une collaboration homme-robot en toute sécurité dans des applications du monde réel.

En 2019, Universal Robots était le leader du marché, suivi de Techman Robot Inc. Techman Robot Inc. est un fabricant de cobots fondé par Quanta en 2016. Il est basé dans le parc technologique Hwa Ya de Taoyuan.

En 2020, le marché des cobots industriels a connu un taux de croissance annuel de 50 %.

En 2022, Collaborative Robotics (co.bot) a été fondée par Brad Porter, ancien vice-président et ingénieur distingué en robotique chez Amazon.

En 2023, Collaborative Robotics a levé 30 millions de dollars en série A pour commencer à déployer et à fabriquer son nouveau cobot.

En 2023, Gautam Siwach et Cheryl Li présentent des applications transformatrices du traitement du langage naturel pour améliorer la communication entre les humains et les robots collaboratifs ( UR3e ).

RIA BSR/T15.1, un projet de norme de sécurité pour les dispositifs d'assistance intelligents, a été publié par la Robotic Industries Association , un groupe de travail de l'industrie, en mars 2002.

La norme de sécurité des robots (ANSI/RIA R15.06) a été publiée pour la première fois en 1986, après 4 ans de développement. Elle a été mise à jour avec de nouvelles éditions en 1992 et 1999. En 2011, ANSI/RIA R15.06 a été à nouveau mise à jour et constitue désormais une adoption nationale des normes de sécurité combinées ISO 10218-1 et ISO 10218-2. Les normes ISO sont basées sur ANSI/RIA R15.06-1999. Un document d'accompagnement a été élaboré par l'ISO TC299 WG3 et publié sous forme de spécification technique ISO, ISO/TS 15066:2016. Cette spécification technique couvre la robotique collaborative - exigences des robots et des applications intégrées. L'ISO 10218-1 contient les exigences pour les robots - y compris ceux dotés de capacités optionnelles permettant des applications collaboratives. ISO 10218-2:2011 et ISO/TS 15066 contient les exigences de sécurité pour les applications robotiques collaboratives et non collaboratives. Techniquement, l'application robotique <collaborative> comprend le robot, l'effecteur terminal (monté sur le bras du robot ou le manipulateur pour effectuer des tâches qui peuvent inclure la manipulation ou la manutention d'objets) et la pièce (si un objet est manipulé).

La sécurité d'une application robotique collaborative est un problème car il n'existe pas de terme officiel de « cobot » (dans la normalisation des robots). Cobot est considéré comme un terme de vente ou de marketing car le « collaboratif » est déterminé par l'application. Par exemple, un robot maniant un outil de coupe ou une pièce tranchante serait dangereux pour les personnes. Cependant, le même robot triant des copeaux de mousse serait probablement sûr. Par conséquent, l' évaluation des risques réalisée par l'intégrateur du robot porte sur l'application (l'utilisation) prévue. Les parties 1 et 2 de la norme ISO 10218 reposent sur l'évaluation des risques (conformément à la norme ISO 12100). En Europe, la directive Machines est applicable, mais le robot en lui-même est une machine partielle. Le système robotique (robot avec effecteur terminal) et l'application robotique sont considérés comme des machines complètes.