S’inscrire gratuitement sur l’annuaire de la sous-traitance industrielle

Définition et périmètre
Le terme cobotique fait référence aux dispositifs dits de robotique collaborative ou encore de robotique interactive, dans l’industrie ou dans le monde professionnel. Le principe du “cobot”
consiste à faire interagir le système robotique avec les humains pour obtenir un comportement synergique afin d’assister l’homme dans une tâche ou sur une mission par des apports de :

Puissance : soulever des charges, compenser l’effort, etc., tout en laissant à l’humain l’exécution du geste ;
Précision : apporter à l’opérateur de la précision et de la sûreté dans le geste ;
Perception : augmenter la perception de l’humain par des apports tactiles, visuels, auditifs, etc. (cf. technologie clé “Technologies immersives”) ;
Cognition : guider la tâche de l’humain dans une tâche complexe… Au-delà de cette définition, la notion d’humain augmenté fait référence à l’extension des capacités de l’humain par des technologies intégrées à son anatomie sous forme de prothèses ou
d’orthèses pour pallier un handicap (comme par exemple les articulations ou membres robotisés pour personnes amputées1) ou encore des interfaces de perception intégrant des moyens de détection ou de pilotage neuronal.
Santé et bien-être : Les dispositifs robotiques comme le Locomat ou le MITManus font aujourd’hui partie des outils utilisés pour la rééducation fonctionnelle. Des orthèses, ou encore des exosquelettes robotisés, sont envisagés pour assister ou suppléer les fonctions motrices. Les prothèses médicales, qu’il s’agisse d’organes artificiels tels que le cœur artificiel Carmat ou les rétines artificielles, ou de lunettes intégrant des caméras, permettent déjà de recouvrer des fonctions biologiques élémentaires défaillantes. La robotique offre des voies pour reconstruire et commander sous une forme artificielle des membres entiers (bras, jambe, main). Hugh Herr, ingénieur amé- ricain, professeur au MIT et lui-même amputé des deux jambes a mis au point la prothèse BiOM T2 System, alliant bionique et biomimétique. La cheville bionique est adaptée sur-mesure à chaque patient à d’un logiciel qui programme les paramètres déployés à toutes les étapes de la marche lors des premiers essais – le Personal Bionic Tuning. Les robots de chirurgie minimalement invasive comme ceux d’Endocontrol constituent des évolutions sous des formes cobotiques de robots télé-opérés comme le Da Vinci de la société américaine Intuitive Surgical.
Mobilité : Les techniques et les technologies de la robotique interactive peuvent contribuer à l’autonomie des personnes handicapées notamment pour constituer des aides à la mobilité à travers des commandes avancées de déambulateurs ou des fauteuils roulants énergisés. Les orthèses énergisées sont des moyens envisagés pour l’augmentation des capacités humaines notamment pour le transport de charges. La fonction de déplacement de biens ou d’équipements aux côtés des humains dans des environnements contraints fait l’objet de nombreux développements. La maîtrise de ces interactions physiques ou non physiques ouvrira des perspectives importantes à l’assistance à la manipulation mobile, la téléprésence et la télémédecine mais aussi plus largement à la robotique d’assistance aux personnes.
Industrie : Le secteur de l’industrie restera incontestablement le plus fort débouché de la cobotique à moyen terme. Les ambitions d’Industrie du futur constituent un effet de levier considérable pour le développement des robots collaboratifs, et ouvrent la voie à de nombreuses nouvelles applications.

cobotique

Les cobots permettent avant tout d’apporter une aide dans des activités professionnelles pour des besoins relatifs à la dextérité (précision, amplitude), la puissance, la perception humaine (complémentaire à la perception visuelle, tactile, sonore, etc.). De nombreux produits voient le jour en ce moment, venus de fournisseurs étrangers de robots industriels comme Kuka, Yaskawa ou ABB mais aussi de nouveaux acteurs comme Rethink Technologies ou Kawada. En France, le fabricant auxerrois de robots collaboratifs et d’exosquelettes RB3D a déjà installé ses cobots dans plusieurs entreprises industrielles françaises. D’une manière générale, la France industrielle est plus que jamais impliquée sur l’Usine du Futur comme en témoignent les industriels aéronautiques Figeac, qui investit plus de 35 M€ en 2015 pour construire une usine entièrement robotisée, ou encore Airbus, qui s’affiche comme véritable pilote industriel sur plusieurs projets robotiques : Omnirob (projet Valeri) qui vise à intégrer davantage de robots sur les lignes d’assemblages aéronautiques, et le robot Asimov qui contribue à déployer davantage de machines collaboratives et intelligentes dans les usines Airbus de Nantes, Saint-Nazaire et Hambourg d’ici 2016, notamment pour l’assemblage de l’A380 et de l’A350 et la réalisation de tâches pénibles : peinture, soudage, portage de pièces lourdes.

Pourquoi cette technologie est-elle clé ?

Elle est un facteur de compétitivité pour l’industrie manufacturière.
Les robots collaboratifs sont incontestablement un levier de compétitivité pour les industriels et les usines de production. Fortement liés à la robotique autonome, leur capacité d’adaptation et d’interaction avec l’homme et leur environnement leur offre beaucoup plus de flexibilité et leur permettra de réaliser des tâches à faible valeur ajoutée en assistance à un opérateur humain sans nuire à sa sécurité. Bien que faiblement automatisée (par rapport à l’industrie automobile), l’industrie aéronautique présente un grand potentiel pour les applications des robots collaboratifs, en raison de séries plus restreintes et d’un usage moins ancré de la robotisation “traditionnelle”. Il en est de même pour l’industrie agro-alimentaire ou la logistique où les besoins en termes de manipulation et de mobilité sont importants avec une très grande diversité de tâches et des environnements “humains”. Par ailleurs, le cobot est vu favorablement comme un outil permettant de diminuer la pénibilité du travail et les troubles musculo-squelettiques.

cobotique

Reportant sur la machine la partie pénible de la tâche (le poids, les vibrations, etc.) et laissant un rôle de contrôle à l’opérateur, le cobot est par ailleurs mieux perçu en entreprise que le robot autonome car moins “menaçant” pour l’emploi.

La robotique collaborative est un marché en devenir qui présente un potentiel très important, comme nous venons de l’évoquer dans bon nombre de secteurs industriels et artisanaux mais aussi dans le domaine médical et de l’assistance à la personne.
La France peut prendre une part importante dans ce marché compte tenu de son potentiel d’innovation tant sur les aspects matériels que logiciels de cette nouvelle forme de robotique et s’appuyer sur son réseau d’intégrateurs pour multiplier les expérimentations de déploiement.

Les marchés
Les premières applications des cobots ont été envisagées au niveau industriel comme robots de production. Toutefois, au-delà des industriels, les professionnels misent également sur la force du collectif humain-robot, voire robot-robot.

Robots industriels : UN MARCHÉ DE PLUS EN PLUS TIRÉ PAR L’ASIE.

Les ventes mondiales de robots de production ont progressé de 12 % en 2013 et atteignent leur plus haut niveau jamais enregistré pour une année à 178.132 unités.
Les ventes se sont élevées à 225.000 unités en 2014, soit + 27 % par rapport à 2013 (contre + 15 % initialement prévu).

cobotiqueLa Chine et la Corée du Sud sont les plus gros acquéreurs de robots industriels en 2014 avec respectivement 56 000 robots (24,8 %) et 40 000 robots (17 %). Le taux de croissance annuel moyen estimé entre 2015 et 2017 est de + 12 % au niveau mondial.
Au sein de ce marché, la part naissante de la cobotique est difficile à évaluer à 5 ans, mais il est raisonnable de penser qu’elle sera significative, tirée par la nécessité de lutter contre
la pénibilité et les troubles musculo-squelettiques dans les entreprises industrielles et de manutention (en partage avec la robotique autonome) : BTP, logistique, industrie mécanique et industries d’assemblage, artisanat à plus long terme. Le moteur essentiel sera le gain de compétitivité des entreprises.

Robots collaboratifs médicaux : VERS PLUS DE PRÉCISION ET D’ASSISTANCE.

Les ventes de robots médicaux ont, quant à elles, chuté de 2 % et atteignent 1.300 unités dont 1.000 robots d’assistance au chirurgien.
Les ventes ont cependant augmenté en valeur et atteignent 1,45 Md$ en
2013. Les 300 robots restants sont essentiellement des petites tables médicalisées mobiles et autonomes et quelques exosquelettes. Prothèses : Dispositifs Médicaux d’Implantation (DMI) • Prothèses orthopédiques • Prothèses cardio-vasculaires • Prothèses neurologiques • Autres segments

Orthèses : Fortement lié à la fiche technologies clés “robotique autonome”, les défis technologiques à relever sont essentiellement axés sur la capacité des robots à interagir de manière sûre avec l’homme et réaliser des fonctions variées souvent à faible cadence dans des environnements relativement dynamiques. Il leur est nécessaire pour cela d’intégrer des composants leur permettant de comprendre les activités humaines et les anticiper. Le robot doit aussi avoir un comportement déterministe et prédictible par l’homme. Dans ces objectifs, la perception de l’environnement y compris humain, les lois de commande assurant des mouvements sûrs ainsi que l’adaptation du comportement et les capacités d’apprentissage sont des dimensions essentielles.

cobotique

La perception
Un des enjeux forts autour de la perception est l’utilisation de capteurs bas coûts pour rendre possible le déploiement des robots dans un modèle économique contraint (entreprise, système de santé…). Ces capteurs doivent au-delà fournir une information robuste (par fusion de données notamment) dès lors qu’elle engage des questions de sûreté de fonctionnement. Les informations nécessaires à la mise en œuvre de robots collaboratifs sont relatives à la localisation des personnes situées dans l’environnement du robot et à leur mouvement. La perception des efforts d’interaction physiques par des capteurs répartis dans la structure ou localisés aux interfaces de manipulation doit permettre de commander les mouvements du robot en réponse à une interaction physique.

L’intelligence
On attend de ces robots qu’ils puissent être programmés de manière plus intuitive et plus interactive. À ce titre, l’apprentissage par démonstration et les autres techniques d’apprentissage constituent des voies de développement de cette adaptation continue du comportement du cobot ou de la prothèse à son contexte d’emploi, mettant en œuvre des technologies relevant de l’intelligence artificielle (autre technologie clé).
L La planification et la commande La commande de tels robots doit permettre de réaliser des trajectoires spécifiées directement au niveau de l’objectif de la tâche. La construction des enchaînements des mouvements élémentaires doit bénéficier de moyens permettant la prise en compte des incertitudes et des aléas. En outre, les lois de commande doivent pouvoir prendre en compte des contraintes ainsi que des objectifs de manière dynamique et surtout robuste. Pouvoir produire des mouvements s’adaptant à des environnements dynamiques et sûrs pour les personnes est une propriété essentielle au déploiement de ces systèmes.

Préhension
Le caractère “orienté industrie” des cobots implique la capacité à manipuler des pièces ou objets de différentes tailles, rigides et souples et plus ou moins fragiles. La fonction de préhension est dans ce contexte absolument critique. Disposer de préhenseurs dextres pouvant saisir une grande variété d’objets placés dans des configurations variables constitue un enjeu majeur. Aujourd’hui les systèmes de préhension offrent des capacités d’adaptation trop limitées. Les préhenseurs articulés disponibles sur le marché sont beaucoup trop complexes et fragiles. Il est essentiel de pouvoir doter les systèmes de robotique collaborative de préhenseurs articulés et instrumentés de capteurs d’effort et de vision qui soient à la fois légers et robustes à l’usage.

Interface cerveau-machine :
Vers le pilotage par la pensée. Du fauteuil roulant robotisé aux prothèses et orthèses de membres, le secteur de la santé affiche de nombreux progrès technologiques. Le contrôle de ces systèmes par des interfaces neuronales afférentes est aujourd’hui envisagé via des technologies de capteurs invasifs et non invasifs en exploitant les signaux corticaux. Après classification, les signaux cérébraux sont traduits en consignes pour produire des actions ou moduler des paramètres de commande. Il ne s’agit à ce jour que d’un domaine de recherche dans lequel de nombreux laboratoires de l’INSERM, de l’INRIA et du CNRS sont particulièrement actifs. Les perspectives offertes par ces technologies dépassent le domaine du handicap et peuvent concerner d’autres domaines dans lesquels elles constitueront des systèmes de pilotage alternatifs ou complémentaires à ceux engageant des modalités physiques.Les défis commerciaux sont fortement liés à ceux de la technologie clé robotique autonome, mais se complètent de certains verrous propres aux secteurs d’application.

Les défis commerciaux et d’usages à relever 

Industrie et PME
Permettre aux industriels de s’équiper d’un robot collaboratif, capable d’effectuer de nombreuses tâches et de s’adapter plus rapidement aux aléas et aux changements de missions s’avèrerait être un levier considérable pour la compétitivité des entreprises.
De nombreux soutiens à la robotisation ont été mis en place en France depuis 2012 (Robot StartPME, etc.) à destination des entreprises, principalement des PME. Néanmoins, l’adoption de cobots dans les processus de l’entreprise repose sur une remise en question d’une partie de ces processus d’une part, de la place de l’opérateur d’autre part. Les impacts sont donc d’ordre organisationnel et social, que seuls les grands groupes industriels et ETI savent aujourd’hui appréhender.

Secteur médical
Si, comme pour les robots autonomes, l’arrivée de solutions intelligentes pousse à changer les habitudes et à revoir les modèles économiques, la cobotique pour la santé s’inscrit dans un cadre de financement et de qualification complexe ; les acteurs intervenant alors dans les modèles économiques sont nombreux : assurance maladie, mutuelles, établissements de santé, collectivités, familles…
Le principal défi commercial pour tous les dispositifs liés à la santé sera donc dans le modè-
le économique et dans l’homologation des systèmes qui seront considérés comme relevant du dispositif médical.
Dans ce dernier cas, l’absence d’homologation globale au niveau européen constitue un facteur de risque pour les entreprises françaises face à leurs concurrentes des États-Unis disposant d’un marché intérieur suffisant pour leur développement initial.

Retourner au sommaire de la sous-traitance industrielle Made in France.

La Cobotique en vidéos.

Pour plus d’informations, voir l’article sur la Cobotique : Cobotique et humain augmente.

Consulter d’autres d’articles sur la sous-traitance industrielle française dans ce secteur d’activité.
Echos-partners-industrie a sélectionné des entreprises pour ce secteur d’activité de sous-traitance industrielle française.

Liens videos :
– Robot collaboratif Sawyer pour l’industrie
– GO&PICK : l’Homme secondé
– Présentation du robot COBOT par Pierre-André Foix directeur associé GOBIO lors d’Agrovif 2016

Echos-partners-industrie.com présente plus  d’informations sur la sous-traitance industrielle made in France et ses entreprises de sous-traitance industrielle dans divers secteurs d’activités de la sous-traitance industrielle.