Les ro­bots mo­biles gagnent en in­tel­li­gence

Electronique S - - Dossier -

Bru­no Adam, di­rec­teur des pro­jets mo­biles chez Om­ron Eu­rope, évoque la fa­çon dont les pro­ces­sus in­dus­triels évo­luent et les rai­sons pour les­quelles les usines, sou­mises à la per­son­na­li­sa­tion crois­sante des pro­duits, sont ame­nées à dé­lais­ser les mo­dèles li­néaires tra­di­tion­nels de convoyeurs et de vé­hi­cules à gui­dage au­to­ma­tique (AGV) au pro­fit de ro­bots mo­biles ren­dus plus in­tel­li­gents grâce à l’élec­tro­nique et au lo­gi­ciel.

Quelles sont les prin­ci­pales ten­dances de l’in­dus­trie à l’heure ac­tuelle ?

BRU­NO ADAM Il existe une nette tendance à l’au­to­ma­ti­sa­tion en vue de mettre en oeuvre une stra­té­gie du type In­dus­trie 4.0 ou in­dus­trie du fu­tur. La plu­part des fa­bri­cants sou­haitent sti­mu­ler leur pro­duc­ti­vi­té grâce à une sur­veillance ac­crue des pro­ces­sus et des ma­chines. Les amé­lio­ra­tions ap­por­tées par l’au­to­ma­ti­sa­tion per­mettent d’ai­der les fa­bri­cants, qui su­bissent beau­coup de pres­sion de la part des clients, et même de cer­tains gou­ver­ne­ments, à aug­men­ter leur pro­duc­ti­vi­té. Une autre tendance in­té­res­sante ré­side dans la per­son­na­li­sa­tion des pro­duits. Les fa­bri­cants ont énor­mé­ment ap­pris de la réus­site de la cam­pagne de mar­ke­ting « Share a Coke » de Co­ca-Co­la. La cam­pagne per­met­tait aux clients d’ache­ter des ca­nettes de bois­son ga­zeuse avec une éti­quette à leur nom. Cet exemple a été sui­vi avec suc­cès par d’autres marques, comme Nu­tel­la et Mar­mite. En de­hors de la grande consom­ma­tion, les fa­bri­cants savent que la pos­si­bi­li­té d’of­frir da­van­tage de choix au client leur per­met­trait d’aug­men­ter leurs ventes. Mais pour y par­ve­nir, ils ont be­soin de re­pen­ser leur fa­çon de fonc­tion­ner. Heu­reu­se­ment, l’au­to­ma­ti­sa­tion re­pré­sente une des clés leur per­met­tant de se rap­pro­cher de cet objectif.

En quoi ce­la change-t-il la donne par rap­port à la ma­nière de faire ac­tuelle ?

BRU­NO ADAM La phi­lo­so­phie ac­tuelle du sec­teur ma­nu­fac­tu­rier est ba­sée sur la ligne de pro­duc­tion li­néaire. Ce­la fonc­tionne bien pour une de­mande éle­vée en pro­duits iden­tiques. Mais ce n’est plus aus­si ef­fi­cace pour li­vrer le même vo­lume de mar­chan­dises tout en of­frant une plus grande va­rié­té de choix. C’est pour­quoi cer­tains fa­bri­cants à l’avant-garde se di­rigent vers une ap­proche fon­dée sur des cel­lules - c’est-à-dire sur un en­vi­ron­ne­ment non li­néaire - pour aug­men­ter la diversité de leur offre. Mais ce n’est pas sans en­traî­ner de nou­veaux dé­fis. Les convoyeurs sont par­faits sur une ligne de pro­duc­tion stan­dard, mais pas dans un en­vi­ron­ne­ment non li­néaire. Pour les flux de pro­duc­tion plus com­plexes, la ma­ni­pu­la­tion ma­nuelle est la seule vé­ri­table al­ter­na­tive aux convoyeurs. De fait, l’ap­proche ba­sée sur les cel­lules a en­traî­né une aug­men­ta­tion du per­son­nel en charge de ré­cu­pé­rer les pro­duits se­mi-fi­nis entre les cel­lules à l’aide de cha­riots de trans­port et de cha­riots-élé­va­teurs. Ce­la va à l’en­contre de la re­cherche d’ef­fi­ca­ci­té et de ren­ta­bi­li­té que de­vrait ap­por­ter l’au­to­ma­ti­sa­tion.

Comment sur­mon­ter ces dé­fis?

BRU­NO ADAM Les ro­bots mo­biles semblent être la ré­ponse. La première vague de ro­bots mo­biles – ce que l’on ap­pelle les vé­hi­cules à gui­dage au­to­ma­tique [ou AGV pour

Au­to­ma­ted Gui­ded Ve­hicle, ndlr] – fonc­tion­nait en ré­agis­sant aux ob­jets phy­siques. Ils sui­vaient gé­né­ra­le­ment une ligne de pein­ture au sol ou des ai­mants et d’autres étaient di­ri­gés par un mar­quage spé­ci­fique sur les murs. Pour­tant, ils pâ­tissent du même in­con­vé­nient que les convoyeurs et ne sont utiles que pour trans­por­ter les pro­duits entre deux points dé­fi­nis. Pour leur per­mettre de conti­nuer à fonc­tion­ner, la mo­di­fi­ca­tion d’un point en­traîne celle de tout l’en­vi­ron­ne­ment, ce qui est long et coû­teux Pour fonc­tion­ner ef­fi­ca­ce­ment, les usines ba­sées sur les cel­lules né­ces­sitent des ro­bots mo­biles in­tel­li­gents ca­pables de connaître l’en­vi­ron­ne­ment dans le­quel ils évo­luent et de cal­cu­ler le meilleur itinéraire entre di­vers points. De tels vé­hi­cules n’étaient pas uti­li­sés jus­qu’à main­te­nant pour deux rai­sons. D’abord, ils man­quaient de puis­sance de trai­te­ment brute dis­po­nible pour trai­ter la com­plexi­té des al­go­rithmes d’in­tel­li­gence ar­ti­fi­cielle re­quis pour un fonc­tionne-

Une tendance in­té­res­sante dans l’in­dus­trie ré­side dans la per­son­na­li­sa­tion des pro­duits. Mais pour y par­ve­nir, les in­dus­triels ont be­soin de re­pen­ser leur fa­çon de fonc­tion­ner. Heu­reu­se­ment, l’au­to­ma­ti­sa­tion, et no­tam­ment les ro­bots mo­biles in­tel­li­gents, re­pré­sente une des clés leur per­met­tant de se rap­pro­cher de cet objectif.

ment au­to­nome, ou du moins d’une ca­pa­ci­té de trai­te­ment ca­pable de fonc­tion­ner sur une bat­te­rie suf­fi­sam­ment pe­tite pour le ro­bot. De plus, la tech­no­lo­gie der­rière les cap­teurs Li­dar n’était pas en­core suf­fi­sam­ment ma­ture pour per­mettre aux ro­bots de na­vi­guer en toute sé­cu­ri­té. Ces obs­tacles ont main­te­nant été sur­mon­tés grâce au pro­grès tech­no­lo­gique de ces der­nières an­nées, no­tam­ment dans le do­maine de l’élec­tro­nique et des lo­gi­ciels. Ce­la fait quelque temps dé­jà qu’Om­ron tra­vaille sur les ro­bots mo­biles au­to­nomes et le groupe a ré­cem­ment lan­cé sa gamme LD de VIA (vé­hi­cules in­tel­li­gents au­to­nomes) qui était en dé­mons­tra­tion au sa­lon Glo­bal In­dus­trie le mois der­nier ( voir en­ca­dré ci-des­sous).

Comment fonc­tionnent ces vé­hi­cules in­tel­li­gents au­to­nomes ?

BRU­NO ADAM Le ro­bot doit d’abord faire le tour de l’usine et pou­voir scan­ner l’en­vi­ron­ne­ment avec son cap­teur Li­dar prin­ci­pal. Il com­pile en­suite ces in­for­ma­tions pour for­mer une carte sta­tique com­plète du lieu de tra­vail à une hau­teur de 200 mil­li­mètres. Cette carte contient des in­for­ma­tions sur le mo­bi­lier, les ma­chines, les murs et les portes. Le ro­bot uti­lise la carte pour cal­cu­ler le meilleur itinéraire entre deux points. Quand plu­sieurs vé­hi­cules sont né­ces­saires pour ac­com­plir les tâches, ceux-ci ne fonc­tionnent pas com­plè­te­ment seuls. Le lo­gi­ciel de ges­tion de flotte agit comme un pla­ni­fi­ca­teur pour les VIA. Il est cru­cial au fonc­tion­ne­ment puis­qu’il cal­cule l’em­pla­ce­ment du ro­bot mo­bile le plus proche de la ma­chine ayant fait une re­quête, puis il at­tri­bue la re­quête à ce ro­bot. Le lo­gi­ciel de ges­tion de flotte peut éga­le­ment in­for­mer le VIA des sec­teurs très fré­quen­tés, de sorte qu’il in­tègre ces in­for­ma­tions dans ses cal­culs. Le lo­gi­ciel doit com­mu­ni­quer à la fois avec les VIA et les ma­chines, tout en gar­dant la trace de l’em­pla­ce­ment de chaque VIA. En fonc­tion­ne­ment, le cap­teur Li­dar four­nit au VIA un champ de vi­sion à 220 de­grés qui lui per­met d’évi­ter, en toute sé­cu­ri­té, tous les ob­jets sur son che­min et d’adap­ter sa vi­tesse en temps réel, en fonc­tion de l’en­vi­ron­ne­ment. Des cap­teurs Li­dar ver­ti­caux de chaque cô­té du VIA sou­tiennent le cap­teur prin­ci­pal. Ces deux cap­teurs vé­ri­fient l’ab­sence d’obs­tacles et de dé­ver­se­ments sur le sol qui pour­raient en­tra­ver l’itinéraire du VIA, ain­si que les ob­jets sus­pen­dus, comme les fourches d’un cha­riot élé­va­teur ou des ti­roirs ou­verts.

Il n’existe au­cune so­lu­tion unique adap­tée à toutes les ap­pli­ca­tions in­dus­trielles. Les VIA peuvent-ils être per­son­na­li­sés ?

BRU­NO ADAM En ef­fet, et les VIA LD d’Om­ron en sont l’exemple. Les VIA peuvent être confi­gu­rés de dif­fé­rentes fa­çons. La base du VIA reste la même, mais la par­tie su­pé­rieure peut être mo­di­fiée en fonc­tion de l’ap­pli­ca­tion. Il existe trois confi­gu­ra­tions de base, à savoir : plateforme, convoyeur et trans­por­teur de cha­riot. Les VIA à plateforme fonc­tionnent de ma­nière se­mi-au­to­nome et doivent être char­gés et dé­char­gés à la main. Ils peuvent éga­le­ment être per­son­na­li­sés. Par exemple, une ap­pli­ca­tion mé­di­cale a né­ces­si­té l’ins­tal­la­tion d’une boîte fer­mée sur le VIA pour trans­por­ter des sub­stances ré­gle­men­tées dans une usine. Les VIA convoyeurs et trans­por­teurs de cha­riot fonc­tionnent de ma­nière au­to­nome. Par exemple, un VIA convoyeur com­mu­ni­que­ra avec la ma­chine via une connexion Wi-Fi ou un trans­pon­deur de don­nées op­tiques pour confir­mer qu’il est en po­si­tion, et le convoyeur cor­res­pon­dant char­ge­ra ou dé­char­ge­ra les ca­siers. De plus, les in­té­gra­teurs dé­ve­loppent des va­riantes, telles que les convoyeurs à char­ge­ment avant ou la­té­ral, des convoyeurs doubles, à rou­leaux ou à cour­roies, et bien d’autres.

Quelle est la pro­chaine évo­lu­tion des ro­bots mo­biles in­tel­li­gents ?

BRU­NO ADAM Il reste en­core quelques pro­blèmes à ré­soudre pour la pro­chaine gé­né­ra­tion de VIA. Pour fonc­tion­ner dans des en­vi­ron­ne­ments com­plexes et étri- qués, les VIA doivent par exemple être en me­sure de cal­cu­ler des tra­jec­toires com­plexes en pre­nant en consi­dé­ra­tion la forme du vé­hi­cule et de sa charge. Ce­la leur évi­te­ra de res­ter blo­qués dans une courbe étroite, par exemple. De lé­gères amé­lio­ra­tions du générateur de tra­jec­toire pour­raient en­traî­ner des amé­lio­ra­tions si­gni­fi­ca­tives du dé­bit en amé­lio­rant l’agi­li­té de la flotte de vé­hi­cules. Un autre point à amé­lio­rer est la ca­pa­ci­té de charge du VIA. Ac­tuel­le­ment, le plus grand VIA LD d’Om­ron peut trans­por­ter 130 kg, ce qui est suf­fi­sant pour la plu­part des ap­pli­ca­tions. Ce­pen­dant, dans le sec­teur de la bois­son ou de l’au­to­mo­bile, cer­tains clients au­raient be­soin de VIA avec de plus grandes charges utiles. Des VIA plus grands sont sou­mis à da­van­tage de ré­gle­men­ta­tions : plus leur taille aug- mente, plus les exi­gences en termes de sé­cu­ri­té aug­mentent. Mais ce­la vien­dra avec le temps. Les fu­tures gé­né­ra­tions de lo­gi­ciels de ges­tion de flotte per­met­tront éga­le­ment des flux de pro­duc­tion plus com­plexes. Ac­tuel­le­ment, le lo­gi­ciel ré­agit se­lon l’état de la ligne de pro­duc­tion. Le ro­bot doit at­tendre que le lo­gi­ciel de ges­tion le pré­vienne qu’une charge peut être ré­cu­pé­rée. Avec la pro­chaine gé­né­ra­tion du lo­gi­ciel, ce pro­ces­sus se­ra plus in­tel­li­gent. Le lo­gi­ciel de ges­tion cal­cu­le­ra à l’avance les opé­ra­tions et pour­ra po­si­tion­ner les VIA en at­tente d’une tâche à ef­fec­tuer. Ce­la per­met­tra d’amé­lio­rer en­core la pro­duc­ti­vi­té, tout en pro­lon­geant le temps de fonc­tion­ne­ment du VIA. Des fonc­tion­na­li­tés sup­plé­men­taires per­met­tront éga­le­ment d’ou­vrir l’uti­li­sa­tion des VIA à dif­fé­rentes ap­pli­ca­tions. Par exemple, les lec­teurs de codes-barres et RFID amé­lio­re­ront l’in­tel­li­gence du VIA et lui per­met­tront d’ef­fec­tuer da­van­tage de tâches dans des en­tre­pôts. PRO­POS RE­CUEILLIS PAR PAS­CAL COU­TANCE

BRU­NO ADAM, di­rec­teur des pro­jets mo­biles chez Om­ron Eu­rope

Pour fonc­tion­ner ef­fi­ca­ce­ment, les usines ba­sées sur les cel­lules né­ces­sitent des ro­bots mo­biles in­tel­li­gents ca­pables de connaître l’en­vi­ron­ne­ment dans le­quel ils évo­luent et de cal­cu­ler le meilleur itinéraire entre di­vers points.

š Ce­la fait quelque temps dé­jà qu’Om­ron tra­vaille sur les ro­bots mo­biles au­to­nomes et le groupe a ré­cem­ment lan­cé sa gamme LD de vé­hi­cules in­tel­li­gents au­to­nomes ( VIA).

< Pour se mou­voir dans des en­vi­ron­ne­ments com­plexes et étri­qués, les vé­hi­cules in­tel­li­gents au­to­nomes ( VIA) doivent être en me­sure de cal­cu­ler des tra­jec­toires com­plexes en pre­nant en consi­dé­ra­tion la forme du vé­hi­cule et de sa charge.

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