Le marché des robots de nettoyage autonomes est en forte croissance. Certaines études prévoient que cinq fois plus de robots seront en service d’ici 2025. Cette évolution s’explique en partie par le manque de personnels, ainsi que par la pression économique dans le secteur. Les machines de nettoyage automatisées sont de plus en plus utilisées dans des domaines tels que les aéroports, les halls de fabrication, les hôpitaux et les supermarchés. Ce qui entraîne une augmentation des exigences en matière de sécurité. En juin 2021, la Commission électrotechnique internationale (CEI) a publié de nouvelles exigences normatives en réponse à cette tendance. Kärcher, fabricant allemand de machines de nettoyage, a développé en collaboration avec Sick un robot autolaveur autonome qui respecte les nouvelles normes.
Pendant le processus de développement des machines de nettoyage automatisé, Kärcher a été confronté à de nombreux défis. Pour relever ceux concernant le respect des exigences de sécurité, l’entreprise allemande s’est appuyée sur l’expertise en la matière de son partenaire Sick. Les exigences à respecter étaient nombreuses. Elles comprenaient la protection à 360 degrés, la fonction de protection contre les chutes, un design compact pour les capteurs, la capacité à gérer les couloirs étroits et les virages, la détection des obstacles et leur contournement en toute sécurité…
L’expertise combinée des deux entreprises allemandes a été mise à contribution pour la planification, la conception et l’essai du robot de nettoyage baptisé Kira B 50 (Kärcher Intelligent Robotic Application). L’équipe d’experts de Sick a notamment été consultée pour mettre en œuvre les exigences de sécurité. Trois scanners laser de sécurité nanoScan3 et le contrôleur de sécurité Flexi Soft ont été intégrés au robot autonome. Ils garantissent que la perception de l’environnement du robot de nettoyage est axée non seulement sur une navigation optimale, mais assurent également la sécurité des personnes dans son environnement. « La sécurité est pour nous la priorité numéro un. Nous pouvons compter à cent pour cent sur ce concept de sécurité pour le fonctionnement autonome de nos machines de nettoyage lorsqu’il n’y a personne sur place pour intervenir, » insiste Alina Seitter, chef de produit Kira B 50 chez Alfred Kärcher SE & Co. KG. Sick a notamment aidé Kärcher à obtenir la certification nécessaire du niveau de performances d (PL d).
Risque de chute éliminé
« L’un des principaux défis était de protéger intégralement le robot de nettoyage qui se déplace à la fois en marche avant et en marche arrière. Nous avons trouvé la solution optimale en plaçant deux dispositifs nanoScan3 dans les coins diagonalement opposés du véhicule », explique Alina Seitter. Grâce au grand angle de balayage de 275° et à la grande portée du champ de protection, ces lasers assurent une protection horizontale intégrale et répondent ainsi à la nouvelle norme de sécurité CEI 63327.
Kärcher a équipé son robot de nettoyage autonome d’un troisième scanner laser de sécurité nanoScan3 pour répondre à l’exigence clé de la protection contre les chutes. Ce scanner a été ajouté en raison des risques pour la sécurité des robots autonomes dans les environnements publics tels que les supermarchés, les bâtiments universitaires ou les aéroports, avec leurs escaliers mécaniques, cages d’escalier et rampes. Le nanoScan3 est utilisé comme « Lidar de falaise » et est monté à l’avant du robot. Il détecte le sol sous un angle oblique et envoie un signal au contrôleur de sécurité Flexi Soft dès qu’il détecte une différence de hauteur abrupte due par exemple à la présence d’une marche. Le mouvement dans la direction du bord de chute potentiel est immédiatement arrêté et l’unité de navigation de Kärcher sélectionne un itinéraire alternatif pour le robot de nettoyage autonome. Le design compact et la petite taille du nanoScan3 (106,6 x 80 x 117,5 mm) a permis une intégration peu encombrante dans la conception de la machine de nettoyage.
Productivité et efficacité
Pour répondre aux exigences de sécurité dans les couloirs et les espaces étroits, ainsi que dans les virages, le système de sécurité Sick utilise des fonctions spécifiques pour sélectionner les champs de protection en fonction de la vitesse et de l’angle de braquage du robot de nettoyage. Selon la règle générale, plus la vitesse est élevée, plus les champs de détection doivent être importants pour permettre au véhicule de s’arrêter en toute sécurité devant un obstacle. Cependant, les champs de sécurité doivent être aussi petits que possible pour éviter les réductions de vitesse et les arrêts inutiles. Pour résoudre ce problème, le système de sécurité mis en œuvre utilise la commutation en fonction de l’angle de braquage, avec jusqu’à 128 champs de protection générés par le capteur nanoScan3. Cela permet une augmentation de la productivité du robot de nettoyage dans les espaces étroits et les pièces, tout en permettant une commutation dynamique des champs de protection dans les grands espaces ouverts pour des vitesses élevées et donc une plus grande efficacité.
Flotte de robot à venir
Pour garantir le fonctionnement fiable et sécurisé du Kira B 50, Kärcher a équipé le robot de nettoyage de capteurs provenant d’une seule source. Des scanners laser de sécurité à l’encodeur de sécurité en passant par le contrôleur de sécurité, tous les composants nécessaires ont été fournis par Sick. Cela permet de garantir l’intégrité du système de sécurité de bout en bout.
Avec ses innovations dans le domaine des robots de nettoyage autonomes certifiés de sécurité, Kärcher entend fournir à l’industrie des solutions pour devenir plus productive et rentable. L’entreprise allemande s’investit également dans le production de robots pour contrer efficacement le problème de la pénurie de personnel. Elle considère toutefois que le Kira B 50 n’est qu’un début, comme le souligne Alina Seitter : « Nous prévoyons de créer toute une flotte de robots de nettoyage autonomes, et comme les capteurs et le contrôleur de sécurité de Sick sont un élément fondamental de notre concept de capteurs pour Kira, ils seront sans aucun doute utilisés dans d’autres séries de modèles à l’avenir ».
