vignette|droite|Un robot industriel Kawasaki FS-03N, robot de soudage. La robotique industrielle est, selon l'Organisation internationale de normalisation (ISO), un système commandé automatiquement, multi-applicatif, reprogrammable, polyvalent, manipulateur et programmable sur trois axes ou plus.
Ceci inclut typiquement les robots de soudage, de peinture et d'assemblage. Ce type de robotique vise la rapidité d'exécution, la fiabilité et la précision ainsi que la répétition de cette précision dans le temps. Sa généralisation contribue à la consommation d'électricité et, d'après l'Organisation de coopération et de développement économiques (2018), a causé une perte d'emplois d'environ 15 % et une modification pour 32 % de ceux-ci..
Les robots industriels sont très utilisés dans le secteur de l'automobile. Leur conception nécessite une bonne connaissance technique et un très haut niveau dans le domaine de l'ingénierie.
Définition vignette|droite|Un robot industriel Motoman SDA10, robot d'assemblage. Un robot industriel est un système ayant plusieurs axes à l’image d’un bras humain, souvent composé de six degrés de liberté, trois axes destinés au positionnement et trois axes à l’orientation permettant de déplacer et d'orienter un outil (organe effecteur) dans un espace de travail donné.
On peut distinguer : les robots de montage, aux dimensions souvent plus réduites ; les robots mobiles, destinés à l’inspection, souvent associés à de l’intelligence artificielle et capables, dans certains cas, de prendre en compte l’environnement.
Un robot se compose d'une partie mécanique (généralement un « bras »), d'une armoire de commande composée d'une unité centrale qui pilote les électroniques de commande d'un ou plusieurs axes et qui en assure l’asservissement, de variateurs de vitesse et d'un langage de programmation spécialisé qui permet de commander le robot (LMDu nom de ses concepteurs Latombe-Mazer., développé par l'Ensimag de Grenoble, langage Adept type basic) et qui intègre un transformateur de coordonnées pour transformer une valeur cartésienne en données codeur du moteur.
Certains robots disposent d'un mode d'apprentissage qui permet de répéter les mouvements réalisés librement à la main, l'élément essentiel étant la fidélitéCertains auteurs parlent aussi de répétabilité., la capacité du robot à atteindre successivement la même position dans une tolérance définie, une procédure d'étalonnage permettant de reprendre le zéro de chacun des axes. Ils peuvent être associés à un système de vision artificielle qui leur permet de corriger les déplacements.
Pour des raisons de sécurité, ces robots sont protégés par des cages ou des carters pour interdire à l'homme de les approcher de trop près.
La diffusion et l'amélioration des techniques robotiques permettent de faire fonctionner des usines dans le noir.
Sécurité des machines et prévention des risques professionnels Un robot industriel est considéré comme une quasi-machine dès lors qu'il est vendu sans outil et sans application dédiée. S'il est complété par des équipements externes permettant d'accomplir une tâche (outil, axes externes, machines…), il devient alors un « système robotique » et, à ce titre, considéré comme une machine. Dans l’industrie, sans mesure de prévention, ils peuvent présenter des risques pour les opérateurs et tierces personnes amenés à les côtoyer. Pour le droit européen, d’un point de vue réglementaire, leur conception et leur utilisation doivent être conformes, entre autres :
à la directive « Machines » 2006/42/CE. pour la conception ;
à la directive 2009/104/CE. qui s’adresse aux utilisateurs de machines.
Conception des robots destinés au marché européen Conformément aux dispositions de la Directive européenne « Machines » 2006/42/CE, les fabricants doivent réduire les risques dès la conception et respecter les exigences essentielles de santé et de sécurité listées dans son Annexe I.
Pour les aider dans leur démarche, les fabricants pourront s’appuyer sur la norme ISO 12100 « Sécurité des machines — Principes généraux de conception — Appréciation du risque et réduction du risque »., qui décrit les principes généraux de conception des machines, ainsi que sur les normes NF EN ISO 10218-1 « Robots et dispositifs robotiques — Exigences de sécurité pour les robots industriels — Robots ». et 10218-2 « Robots et dispositifs robotiques — Exigences de sécurité pour les robots industriels — Systèmes robots et intégration ».. Lorsque l'application robotique mise en œuvre est collaborative, ils pourront également consulter la spécification technique ISO/TS 15066 « Robots et dispositifs robotiques — Robots collaboratifs ». et la brochure INRS ED6386 « 10 questions sur les robots collaboratifs »..
Utilisation des machines sur le territoire européen Pour préserver la santé et la sécurité des travailleurs, l'employeur doit s'assurer que les machines sont sûres et conformes dans toutes leurs phases de vie. Il doit donc réaliser une évaluation des risques liés à la machine, dont les résultats seront transcrits dans le document unique d'évaluation des risques. De plus, l'employeur a l'obligation de maintenir la machine en état de conformité (article R. 4322-1. du Code du travail français).
Histoire Génération zéro : avant 1950 L'histoire de la robotique industrielle s'inscrit dans celle des automates, au , et des machines. De nombreux robots industriels ne sont encore que des automates sophistiqués. Selon Jean-Paul Laumond (roboticien et directeur de recherche au LAAS-CNRS à Toulouse),
Première génération : 1950-1967 L'histoire de la robotique industrielle commence dans les années 1950, bien que l’automatisation des tâches industrielles apparaisse dès la révolution industrielle. Zamalloa ont proposé un découpage de l’histoire de la robotique industrielle en plusieurs générations. Bien qu’il existe des exemples de mécanisation et d’automatisation, le début de la robotique industrielle est daté de 1954, avec l’invention du Programmable Article Transfer, de George Devol, qui servira de base à l’Unimate, premier robot industriel de l’histoire. En 1954, l'Américain George Devol dépose le brevet de Unimate, premier robot industriel. Il s'agit d’un bras articulé capable de transférer un objet d’un endroit à un autre et inspiré des téléopérateurs utilisés dans l’industrie nucléaire dans les années 1950 pour la manipulation d’éléments radioactifs..
Les robots de la première génération sont des robots relativement simples, capables d’effectuer seulement des tâches triviales.
En 1956, la société Unimation Inc. est créée par Joseph Engelberger, associée de Devol.
En 1961, Unimate est installé aux lignes d'assemblage de l'usine Ewing Township (appartenant à General Motors et située dans la banlieue de Trenton, New Jersey), Unimate. Il est chargé de saisir des pièces de métal à très haute température et de les déplacer jusqu’à des bains de refroidissement. À l'époque, la direction de General Motors ne diffuse pas l'information, estimant qu'il s'agissait d'un procédé expérimental risquant de ne pas fonctionner.. Elle finit cependant par passer commande de .
Deuxième génération : 1968-1977 En 1968, Unimation est le leader du marché mondial de la robotique.
En 1976, la première entreprise à adopter ses produits en France est Renault.
Troisième génération : 1978-1999 En 1983, la société Westinghouse (à l’origine des premiers robots humanoïdes) rachète Unimation Inc. avant de la revendre à Stäubli trois ans plus tard.
Quatrième et cinquième générations : Au , pour quelques applications (manipulation d'objets, robotique de service et de secours, certaines interactions homme-machine notamment), la robotique industrielle se rapproche parfois plus ou moins de robots humanoïdes ou partiellement humanoïdes, ou utilise la planification du mouvement anthropomorphe et les progrès de l'algorithmique de ce type de mouvement. Un laboratoire franco-japonais (JRL) travaille par exemple à la robotique humanoïde. Le projet Actanthrope (soutenu par l'ERC ; 2014) a porté sur les fondements computationnels et neuro-robotiques de la production du mouvement anthropomorphique..
La robotique industrielle dans le monde
Selon le ministère de l'industrie français, on peut estimer le nombre total de robots industriels dans le monde à au moins 1,15 million en 2010, et on en prévoit 3,58 millions en 2017. Ces estimations sont basées sur l’hypothèse d’une durée de fonctionnement moyenne de . Avec une durée moyenne de , il y aurait 1,4 million de robots industriels en 2011.
Environ industriels ont été produits dans le monde en 1998, en 2005, mais en 2008. La production baissait brutalement en 2009 () pour reprendre de plus belle ( en 2010, en 2011, prévus en 2015).
Marché de la robotiques industrielle En 2011, les ventes de robots industriels s’élevaient à 9,5 milliards de dollars, et le marché élargi aux logiciels, périphériques et à l’ingénierie-systèmes atteignait 28,5 milliards de dollars. On estimait en 2012, qu'il progresserait, mais un peu moins viteWorld Robotics 2012 – Industrial Robots. , . IFR Press Conference, Taipei, 30 Aug. 2012, 14 pp..
Selon la Fédération internationale de robotique, en 2017, la Chine dominait ce marché, avec 141.000 unités vendues dans l'année, soit un bond annuel de 58,1 % et un tiers de la demande planétaire..
Domaines d'utilisation Les robots industriels ont d'abord été développés pour intervenir dans les milieux à risques (nucléaire, à forte corrosion…) puis dans l'automobile avec le robot Unimate, le premier robot industriel de la société américaine Unimation, au début des années 1960.
Ils servent aussi à manier des objets lourds, jusqu'au petit assemblage de précision sur des petites séries.
Typologie vignette|droite|Des robots articulés au travail dans une usineCertains robots sont programmés pour exécuter fidèlement des actions spécifiques répétitives. Ils sont programmés avec un haut degré de précision. D'autres robots sont beaucoup plus flexibles. Ils sont par exemple utilisés en peinture. L'intelligence artificielle est un facteur important dans la robotique industrielle.
Robots articulés Les robots articulés. ou anthropomorphe sont les robots industriels les plus courants.. Ils ressemblent à un bras humain, c'est pourquoi on les appelle aussi bras robotisé ou bras manipulateur. Leurs articulations à plusieurs degrés de liberté offre aux bras articulé une grande variété de mouvements.
Robots cartésiens vignette|Robot cartésien 5 axes pour la plasturgieOn appelle robot cartésien les robots ayant des articulations de type prismatique pour le déplacement de l'outil, mais forcément 3 rotoïdes pour l'orientation de celui-ci. Pour pouvoir déplacer et orienter l'organe effecteur dans toutes les directions en 3D, un tel robot a besoin de 6 axes : 3 prismatiques pour le déplacement, 3 rotoïdes pour l'orientation. Dans un environnement à 2 dimensions, il suffit de 3 axes : 2 pour le déplacement, 1 pour l'orientation..
Robots cylindriques Les robots cylindriques se différencie par leur joint rotatif à la base et au moins un joint prismatique reliant les membres. Ils peuvent se déplacer verticalement et horizontalement en coulissant. La conception compacte de l'effecteur permet au robot d'atteindre des espaces de travail étroits sans aucune perte de vitesse.
Robots delta Les robots Delta sont également appelés robots à liaison parallèle. Ils se composent de maillons parallèles connectées à une base commune. Les robots Delta sont particulièrement utiles pour les tâches de contrôle direct et les opérations de manœuvre élevées (telles que les tâches rapides de prises et déposes). Les robots Delta tirent profit des systèmes de liaison à quatre barres ou parallélogramme.
Robots polaires On appelle robot polaire les robots ayant uniquement des articulations de type rotoïde.