L'industrie du XXIe siècle se dote d'outils de production, performants et novateurs.
Îlots Robotisés, Cobots, et Exosquelettes, de la SF aux applications industrielles.
Depuis des décennies l'industrie ne cesse d'innover au travers de nouveaux outils toujours plus productifs et performants. Les chaines de productions automatisées furent un premier grand pas dans la robotisation de la production, afin de rendre les cadences plus importantes, et de soulager les opérateurs humains de tâches répétitives, pénibles et parfois dangereuses. Mais avec l'évolution des technologies, la miniaturisation de l'électronique et des moteurs, l'optimisation des systèmes de servo-contrôles, ce début de XXI e siècle voit s'amorcer une toute nouvelle révolution industrielle. Trois grandes familles de machines bien distinctes, sont en train de changer le paysage industriel des entreprises : Il s'agit des robots, des cobots, et des exosquelettes.
Les Robots industriels classiques
La robotique classique, est l'ensemble des techniques permettant l'automatisation de certaines tâches, comme par exemple : L'automobile, ou l'industrie pharmaceutique. Jusque-là, l'intervention des robots avait été limitée par la barrière technologique. Sur une chaîne de production, on trouve généralement les ouvriers d'un côté, et de l'autre les îlots robotisés, destinés aux tâches répétitives à haute cadences. L'absence d'interopérabilité entre l'opérateur et les robots nécessite donc que ces derniers soient isolés dans des cages grillagées afin d'éviter les incidents. Dans ce type de schéma, classique, les hommes et les machines sont deux composantes bien distinctes l'une de l'autre, sur la même chaîne de production.
Mais vers le début des années 2000, de nouvelles machines plus "intelligentes" ont commencé à faire leur apparition. Tout d'abord, dans le domaine de la recherche purement ludique, on vit sortir des laboratoires de chez Honda, le petit robot ASSIMO, fruit de 14 années de travail et d'évolutions technologiques. L'idée à la base de ces recherches, était de créer un robot pouvant coopérer avec des travailleurs humains sur des tâches difficiles. Le robot classique, simple mécanique asservie à des tâches répétitives, subit alors une évolution vers un matériel plus interactif, avec lequel l'ouvrier pourra directement interagir. Cette nouvelle étape dans l'amélioration de la production, trouve sa source au travers des progrès de l'Intelligence Artificielle. En effet, le simple outil classique, voit sa fonction revue à la hausse en devenant un véritable collaborateur des opérateurs humains sur les chaines de montages.
L'ère des Collaborative Bots ( Cobots)
Alors que les robots sont regardés de plus en plus souvent comme les nouveaux vecteurs d’un chômage de masse, les Cobots proposent exactement le contraire : une machine qui travaille main dans la main avec l’Homme. Dans son usine américaine de Spartanburg (Caroline du Sud), BMW a par exemple installé des Cobots qui travaillent à côté des employés sur les chaînes de montage. Ils s’occupent notamment de l’isolation et de la protection des matériaux électroniques dans les portes des voitures. Des tâches éreintantes que les employés ne pouvaient effectuer plus d’une ou deux heures d’affilée sans ressentir des douleurs aux coudes. Le Cobot est donc un dispositif permettant d’assister les ouvriers dans leurs tâches, et de réduire de manière significative les risques liés aux TMS. Ces assistants d'un nouveau genre, ne sont donc pas là pour évincer les opérateurs humains de leurs postes, mais bien pour les seconder sur des manipulations à risque. Les gains sont importants en termes de productivités et de réduction significative de la pénibilité de certaines tâches.
Dotés d'une capacité à remplir des missions plus variées et plus précises que les appareils classiques, les robots collaboratifs sont également plus simples à programmer et à manier. Mais cette interaction entre humain et robot est avant tout rendue possible par des progrès en termes de sécurité. Les machines utilisées traditionnellement dans l’industrie sont retranchées derrières des cages pour éviter les accidents. Avec l'avènement de l'IA de plus en plus perfectionnée, des algorithmes de reconnaissance de forme, et de la vision artificielle, il est maintenant possible d'interagir avec une machine en toute sécurité. Ces opérations concernent encore que certaines activités sur certains type de chaines de montages. Mais avec les progrès technologiques à venir, et la réduction des coûts liés à la maintenance, ce type de machines pourraient arriver sur toutes sortes de nouveaux secteurs dans la décennie qui s'annonce.
L'alternative au Cobot c'est l'exosquelette : En industrie, c'est un dispositif mécanique externe qui supporte et protège l'opérateur, dans la réalisation de taches à risques. Contrairement au Cobot, l’exosquelette ne nécessite pas de système à intelligence artificielle très évoluée, pour communiquer, puisqu'il n'est qu'une extension que l'opérateur humain contrôle à 100%.
L'exosquelette : L’assistant de production, en passe de devenir incontournable.
A l'instar des robots, et de l'IA, c'est l'univers de la science-fiction qui imagine les premiers exosquelettes, d'abord en 1959 avec le Roman Starship Troopers de Robert A. Heinlein, puis ensuite en 1986 où l'on peut voir un modèle d’exosquelette civil réaliste "modèle Caterpillar" dans le film Aliens le retour de James Cameron. Mais plus qu'un rêve, littéraire ou cinématographique, l’exosquelette mécanique est avant tout un objectif à atteindre pour les ingénieurs.
Dans le monde réel, le premier exosquelette fut développé par Général Electrics dans les années 60, il s'agit du Hardiman. Le but était alors de permettre à un opérateur de soulever une charge de plus de 600Kg, et de procéder à son déplacement. La marine américaine, était surtout intéressée par l’utilisation de tels engins pour la manutention des missiles et des bombes sur les navires de guerre. Mais dans le contexte de l'époque, et malgré tout le savoir-faire de l'équipe en charge du projet, la technologie de contrôle restait à inventer. Le complexe et archaïque système permettant de piloter les mouvements de l'appareillage pouvait clairement mettre la vie de l’opérateur en danger. Les photos de l'époque, montrant un homme aux commandes, furent prises alors que le système était hors tension. Avec les innovations technologiques actuelles, le Hardiman, équipé d'un système de contrôle moderne, pourrait maintenant fonctionner sans danger.
D'une manière, plus générale, le concept d’exosquelette est aujourd'hui repris par le secteur industriel civil qui prévoit de l'utiliser à terme dans ses chaînes de production faisant appel à des opérateurs humains. La prévention, la santé et la diminution des risques sur le lieu de travail sont des enjeux majeurs de l'industrie du XXIe siècle, de ce fait, de nombreuses entreprises sont aujourd’hui tentées par l’acquisition d’exosquelettes. Leur usage fait naître un espoir légitime : Celui d’améliorer les conditions de travail des opérateurs grâce à la réduction de la charge physique et des risques liés aux TMS (Troubles Musculo Squelettiques). Les technologies sont encore balbutiantes, et les exosquelettes s’implantent le plus souvent dans les entreprises sous forme de prototypes ou de premières versions à parfaire. Les concepteurs et intégrateurs annoncent leur volonté de déployer rapidement ces nouvelles technologies dans les années à venir.
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