Safran possède un intranet sur lequel il est possible de développer des "portails collaboratifs" ac-cessibles par l’ensemble des employés du groupe3. Un portail collaboratif permet à une communauté d’utilisateurs de partager des documents, d’échanger sur un fil de discussion et dispose d’outils pour faciliter la recherche et l’organisation de contenus au sein du site web.
Nous avons développé un portail collaboratif "cobotique" pour permettre les échanges entre l’en-semble des personnes intéressés par la cobotique au sein de Safran. Le portail est organisé de la manière suivante :
— Sur la page d’accueil, un fil d’actualité permet de publier de manière chronologique des infor-mations auxquelles les utilisateurs de la communauté peuvent répondre.
— Un menu sur la colonne de gauche donne accès en permanence aux différentes pages et outils du portail.
Nous avons développé différents outils et bases de données pour guider la conception d’un système cobotique. Nous les avons rendu accessibles depuis le menu du portail afin qu’ils puissent être utilisés
par l’ensemble des acteurs de la cobotique chez Safran. Deux de ces outils sont décrits dans les sections 5.2.1 et 5.2.2. Nous avons utilisé le fil d’actualité pour partager l’avancement des projets cobotiques dans Safran et pour communiquer lors de la mise à jour des outils et des bases de données. En plus des partages autour du portail collaboratif, des journées ont été organisées de manière bi-annuelle pour rassembler les acteurs et les personnes intéressées par la cobotique chez Safran. Ces journées permettaient d’échanger plus longuement sur les projets cobotiques de chacun et de fédérer la communauté. Les rencontres avaient lieu à chaque fois sur un site différent de Safran pour découvrir une grande diversité d’installations et d’applications potentielles de la cobotique.
5.2.1 Aide au choix d’un type de système de travail
Lors de nos échanges avec des personnes intéressées par la cobotique au sein de Safran, un besoin souvent formulé par les concepteurs était de disposer d’un outil d’aide à la décision pour faciliter le choix entre un robot classique, un "robot collaboratif", un cobot, un simple manipulateur, ou d’autres dispositifs, à partir d’un certain nombre de critères.
Nous les avons mis en garde sur la nécessité d’effectuer une analyse détaillée de l’activité des opé-rateurs avant de réaliser un tel choix et que ce choix ne peut être validé qu’à travers de multiples itérations de conception et de simulations participatives. Cependant, il nous a semblé pertinent de dé-velopper un outil permettant de prendre connaissance des différents types de solutions envisageables. Nous avons catégorisé différents types de systèmes de travail en fonction des besoins pour l’opéra-teur et pour le robot. Le choix de ces critères est discuté dans la thèse de Théo Moulières-Seban, ainsi qu’une classification des robots par Coiffet dont nous nous sommes inspirés [Coi07] [MS17]. Les critères suivants ont été retenus :
— Pour l’homme : besoins en perception, en décision/planification et en action.
— Pour le robot : besoins en mobilité, en compréhension de l’environnement et en partage de l’espace de travail avec l’homme.
Nous avons commencé à implémenter l’outil sur le portail collaboratif "cobotique" (cf. figure 5.9). L’interface permet de spécifier l’expertise des opérateurs et les besoins pour le système robot. Une liste de systèmes de travail pouvant correspondre à ces besoins est ensuite présenté à l’utilisateur de l’outil.
Figure 5.9 – Capture d’écran de l’outil d’aide au choix du type de système de travail implémenté sur le portail "cobotique" de Safran.
Cet outil devra être évalué par différents experts en robotique, ergonomes, concepteurs ou encore chefs d’atelier. Nous n’avons, au moment de la rédaction de cette thèse, pas encore récolté les retours des utilisateurs potentiels. La liste des systèmes et leur classification sont conçues de façon empirique et doivent être améliorées puis validées.
5.2.2 Outil d’exploration des robots collaboratifs
La conception d’un système cobotique s’appuie d’une part sur l’analyse préliminaire4 pour définir les besoins des opérateurs, les contraintes de la tâche et de l’environnement, et d’autre part, sur un état de l’art des technologies pouvant composer le système robot pour collaborer avec l’homme en répondant aux contraintes définies. Au cours de nos nombreux échanges avec des concepteurs de poste de travail, nous avons avons pu constater le manque de connaissances des technologies émergentes permettant la collaboration homme-robot. Pour leur donner une vision de la variété des technologies existantes, nous avons mis en place sur le portail "cobotique" des bases de données des capteurs, effecteurs, dispositifs de commande et robots utilisables pour la collaboration homme-robot sur des tâches variées. Dans cette section, nous allons décrire un outil spécifique aux "robots collaboratifs", dont la base de données est la plus complète à ce jour.
Les "robots collaboratifs" sont des dispositifs pouvant être utilisés pour de la comanipulation ou pour de la collaboration en espace partagé. Depuis la mise à jour des normes ISO 1:2011 et 10218-1:2011 encadrant et autorisant leur utilisation dans l’industrie, le marché des "robots collaboratifs" est en pleine effervescence. De nombreux modèles apparaissant chaque année, nous les avons recensés dans une base de données que nous mettons à jour régulièrement sur le portail "cobotique". Nous avons choisi un nombre réduit de critères pour caractériser, comparer et filtrer rapidement les différentes modèles.
Dans un premier temps nous avions choisi les critères suivants que l’on retrouve classiquement sur les fiches techniques des robots industriels :
— type (cartésien, SCARA, articulé, parallèle, bi-bras, mobile, hybride5) ; — portée ;
— charge utile ; — répétabilité ;
— vitesse cartésienne maximum ; — application ;
— nombre d’axes.
Cependant une telle quantité d’information rendait complexe la lecture de la base par les utilisa-teurs du portail et demandait du temps pour chaque ajout d’un "robot collaboratif". Pour faciliter l’alimentation, la maintenance et l’affichage de l’outil nous avons donc étudié les critères déterminants pour naviguer dans la base.
Pour cela, nous nous sommes orientés vers les catalogues internet des constructeurs de robots in-dustriels qui proposent souvent de filtrer leurs robots suivant différents critères. Comme l’illustre le tableau 5.1, les caractéristiques des robots industriels les plus utilisées pour guider dans la sélection d’un robot sont la charge utile et la portée. L’application est également souvent utilisée comme cri-tère de choix, car certains robots sont optimisés pour certaines tâches classiquement automatisées (voir section 2.1.1.2). Les autres critères que l’on peut trouver parfois sont le type d’industrie visée, la répétabilité, le nombre d’axes et la fixation (sol, mur, plafond ou autre) du robot. Les derniers critères qui sont utilisés plus rarement pour aider au choix d’un robot sont sa classe IP, son poids, son encombrement et son type.
4. Qui comprend notamment l’étude du poste et du travail prescrit, l’étude des postes amont et aval, et l’analyse de l’activité de travail des opérateurs.
Critères ABBa Comaub Densoc Fanucd Kukae Stäublif Universal Robotsg Yaskawah Charge utile X X X X X X X X Portée X X X X X X X X Applications X X X X Industries X X Répétabilité X X Nombre d’axes X X Fixation X X Classe IP X Poids X Encombrement X Type Xi a. http://new.abb.com/products/robotics/industrial-robots/robot-selector b. http://www.comau.com/EN/our-competences/robotics/robot-team c. https://www.densorobotics-europe.com/fr/robots d. http://www.fanuc.eu/fr/fr/robots/page-de-filtre-des-robots e. https://www.kuka.com/en-us/products/robotics-systems/industrial-robots/ f. https://www.staubli.com/fr/robotique/robots-4-et-6-axes/tous-les-robots/ g. https://www.universal-robots.com/fr/produits/aidez-moi-%C3%A0-choisir/ h. https://www.yaskawa.eu.com/en/products/robotic/motoman-robots/
i. Yaskawa recense les types suivants : articulé, "delta", bi-bras, SCARA. Le type "delta" est une forme
de robot parallèle.
Tableau 5.1 – Critères de sélection des robots industriels retrouvés sur les sites web de grands constructeurs. Une coche (X) indique que le constructeur propose le critère pour filtrer ses modèles de robots industriels.
Nous avons donc finalement retenu les critères de charge utile et de portée qui sont la première porte d’entrée dans la recherche d’un robot6.
La recherche par application serait intéressante car les industriels qui recherchent des robots ont souvent une ou des applications en tête. Cependant ce critère présente plusieurs inconvénients. Tout d’abord, tous les constructeurs ne fournissent pas d’application privilégiée pour leurs robots et pour ceux qui en fournissent, le découpage par application n’est pas uniforme d’un constructeur à l’autre. Ensuite, c’est un critère fastidieux à remplir lors de l’ajout d’un robot dans la base qui alourdirait la maintenance de l’outil. Pour l’instant ce critère de recherche n’est donc pas implémenté. S’il devait l’être, il nécessiterait de choisir un découpage optimal des types d’applications pour faciliter l’ajout et la maintenance de l’outil, et pour être compatible avec ceux des différents fabricants de robots.
Si le choix par type de robot est peu répandu dans les critères de recherche des constructeurs, c’est notamment car chaque fabricant propose un nombre limité de types différents de robots. Lorsque l’on regroupe des robots de différents constructeurs dans une même base, ce critère devient intéressant7
Nous avons donc conservé le filtre par type de robot.
Les autres critères sont plus spécifiques et ils n’ont pas été retenus. En effet, bien que ces derniers critères soient déterminants pour dans le choix d’un robot pour une application industrielle, notre outil n’a pas pour objectif de guider jusqu’au choix final du robot "idéal" en fonctions d’un nombres limité de critères initiaux. Cet outil est simplement un premier point d’entrée pour prendre connaissance des "robots collaboratifs" existants et de leurs caractéristiques principales.
Pour améliorer l’outil, nous l’avons également lié à une seconde base de vidéos qui contient des exemples de fonctionnement des robots collaboratifs présents dans la première base. Ces exemples sont de différentes natures : vidéo de démonstration du constructeur, application industrielle en fonc-tionnement ou vidéo issue de la recherche (donnant une idée de potentiels futurs usages industriels de
6. Surtout pour les manipulateurs. Pour les robots mobiles c’est plutôt la charge utile qui est recherchée.
7. On retrouve ainsi ce critère parmi les filtres de recherche des robots industriels sur le site web de Direct Industry qui rassemble différentes marques (http://www.directindustry.fr/fabricant-industriel/robot-85494.html?).
ces robots). Nous avons généré automatiquement à partir de la référence du robot dans la première base un lien vers la seconde base filtrant les vidéos suivant cette référence. Ce lien a été ajouté aux colonnes de la base de données des "robots collaboratifs" afin d’être redirigé facilement vers des vidéos d’exemple de fonctionnement des robots sélectionnés.
Cet outil est déjà implémenté sur le portail collaboratif "cobotique" de Safran (voir figure 5.10). Il est donc accessible par l’ensemble des personnes du groupe Safran et est utilisé par les personnes de la communauté "cobotique". Actuellement nous continuons à alimenter les différentes bases de données et nous avons prévu de mener prochainement des études sur l’utilisation de l’outil afin de l’améliorer.
Figure 5.10 – Extrait de l’outil d’exploration des "robots collaboratifs" implémenté sur le portail "cobotique" de Safran. Les robots sont filtrés suivant le type "articulé" et triés par charge utile décroissante. Les six premiers résultats sont présentés.