Conçu par Festo, le Bionic Cobot ne reproduit pas seulement le
bras humain dans sa structure anatomique. Comme son modèle
biologique, ce robot collaboratif exclusivement animé par la force
pneumatique, accomplit de nombreuses tâches à l’aide de ses
mouvements sensibles et flexibles sans présenter le moindre
risque pour l’opérateur.
Comme nous avons eu maintes fois
l’occasion de le marteler ces derniers
mois dans nos colonnes, la robotique
collaborative permet à l’industrie de s’appuyer
sur les facultés de discernement, de jugement
et d’adaptation rapide aux situations
imprévues qui caractérisent l’humain, en
le déchargeant des tâches répétitives et
pénibles.
ABB, Comau, Fanuc, Stäubli… bien d’autres
encore, se sont lancés dans l’aventure
collaborative avec des produits qui s’inspirent
des robots industriels classiques en s’appuyant
donc sur des technologies aussi habituelles
que, l’entrainement direct d’axe par moteur
pas-à-pas, la transmission du mouvement par
vis sans fin, crémaillères et roues crantées,
plus rarement par poulies et câbles, le renvoi
oblique ou à angle droit par cardan, etc. Si le
moteur pas-à-pas règne sans partage sur cet
univers, la force pneumatique reste présente
pour, au bout du bras ou des bras, actionner
un préhenseur. Dont acte !
Des problèmes
multiples déjà
résolus par la nature
Sans attendre les initiatives gravitant dans la
mouvance de l’Industrie 4.0 qui tendent à
rendre l’entreprise manufacturière plus
humaine, Festo, entreprise spécialisée dans
l’automatisation pneumatique et électrique, a
entamé au début des années 90, un important
travail de recherche afin d’étudier puis de
reproduire les solutions inventées par la nature
(Cf. « L’industrie s’inspire de la nature avec la bionique » in Jautomatise n°105, page 50).
Après
avoir donné quelques préhenseurs aux
possibilités originales copiant entre autres, la
langue du caméléon ou la patte du gecko,
Festo s’est aussi sensiblement rapproché de
l’homme en imitant par exemple, la main.
Un pas supplémentaire est aujourd’hui franchi
par l’entreprise née à Esslingen en Allemagne,
avec un bras robotisé collaboratif de nature
bionique. Il s’agit à l’heure actuelle du premier
cobot pneumatique à sept axes qui présente
une construction similaire à celle d’un bras
humain. Et bien sûr, chaque élément de son
enveloppe, la forme des ses articulations mais
aussi, ses capacités de mouvement ou encore,
sa vitesse de travail, sont étudiés pour lui
permettre de travailler en interaction directe
avec une opératrice ou un opérateur sur un
même poste de travail.
En n’étant tributaire que de la seule force
apportée par l’air comprimé grâce à des contrôle de mouvements appelé Festo
Motion Terminal qui prend en charge la
commande et la régulation de la
cinématique.
Une fois les trajectoires calculées, les
mouvements correspondants qui doivent
être réalisés par le robot, sont régulés en
faisant interagir les vannes du terminal de
contrôle et le vérin oscillant composant le
coeur de chaque articulation.
L’actionneur pneumatique permet
d’atteindre une précision supérieure à celle
atteinte avec toute autre technique
puisque notamment, la compression de l’air
situé dans la chambre opposée à celle du
mouvement permet d’ajuster la rigidité.
Grâce à cette technologie que l’on peut
qualifier de servo-pneumatique, les
ingénieurs de Festo ont réussi à atteindre
une précision de positionnement
stationnaire de l’ordre du millimètre.
Motion Terminal,
combiner l’air
comprimé avec le
numérique
L’automatisation des opérations confiées
au cobot bionique de Festo repose très
largement sur les capacités du Motion
Terminal. Ce terminal de contrôle de
mouvements est une plateforme
d’automatisation pneumatique numérique
qui combine toutes les fonctions
nécessaires pour piloter des processus
complexes au travers d’un ensemble de
programmes applicatifs. Il est en mesure
de contrôler le fonctionnement d’un
maximum de cinquante composants
individuels au travers d’un système de
distribution séquencée de l’air comprimé
qui comporte entre quatre et huit cellules.
Concept entièrement nouveau, l’objectif
est de combiner toutes les fonctions des
distributeurs d’air comprimé dans un seul
et unique équipement, ce qui signifie que
la complexité des systèmes est
considérablement réduite. Le matériel
n’ayant plus besoin d’être modifié de
manière drastique, les techniciens et les
ingénieurs peuvent se concentrer sur le
contrôle des opérations au niveau logiciel.
Une large gamme de composants
fonctionnant en relation directe avec le
Motion Terminal est disponible pour
concevoir des systèmes de production
flexibles au sens propre, comme au sens
figuré : distributeurs de pilotage piézoélectriques,
pinces et préhenseurs
progressifs à retour de force, vannes de
commande de mouvements rotatifs
amortissables, etc.
Le terminal de contrôle permet de réguler
le débit d’air dans un circuit en contrôlant
la pression avec une grande précision et
une excellente répétabilité au prix d’un
encombrement extrêmement réduit. Les
applications les plus complexes telles que
la cobotique sont directement accessibles
autant au niveau des capacités
matérielles que dans la mise en oeuvre du
pilotage et du suivi au niveau logiciel.
D’un point de vue logiciel justement, les
mouvements pilotés par le terminal peuvent
être configurés au travers d’une liaison TCP/
IP grâce à un banal navigateur Web. La
possibilité de créer des applications
spécifiques à l’équipement appelées Motion
Apps permet de télécharger des
programmes remplissant une fonction
donnée sur la machine ciblée et ce, en ayant
la possibilité au préalable de les configurer
et d’en rationaliser le caractère opérationnel
en fonction de la nature du produit fabriqué.
Au reste, il existe aussi des Motion Apps
dédiées à l’optimisation de l’installation pour
par exemple, localiser les fuites ou encore,
contrôler l’efficacité énergétique. Il peut en
résulter jusqu’à 70 % d’économie sur les
seules pertes d’air comprimé. Ces
applications téléchargeables et portables
d’un terminal à un autre ainsi que les mises à
jour régulières assurées au niveau logiciel
permettent au système de s’enrichir de
nouvelles fonctionnalités, de s’adapter à de
nouveaux objectifs et donc, d’apporter de la
flexibilité et de maximiser ainsi
l’investissement financier réalisé.
La transformation industrielle exige de
repenser l’interaction entre l’homme, les
machines, les systèmes et les données. Les
solutions d’automatisation mettant en
oeuvre des robots collaboratifs, qui, à
l’avenir, seront en mesure de travailler en
interaction directe avec l’humain, jouent un
rôle déterminant dans cette
évolution.
