Bien que la pandémie ait perturbé les tendances générales du marché, la demande de robots a continué de croître. L'un des principaux facteurs est que les entreprises ont identifié l'investissement dans la robotique comme une solution pour maintenir la production tout en assurant la protection des travailleurs contre l'infection. Cette tendance devrait se poursuivre. Fortune Business Insights a évalué le marché total des robots industriels à 14,6 milliards de dollars en 2020 et prévoit un TCAC supérieur à 10 % pour la période 2021-2028.
Les robots industriels se déclinent sous de nombreuses formes pour accomplir une grande variété de tâches. D'un côté, de grandes machines conçues pour soulever des objets lourds et réaliser des processus à grande vitesse interviennent dans des zones où l'accès humain est restreint pour des raisons de sécurité. De l'autre côté, les robots de bureau collaboratifs (cobots) travaillent en collaboration avec les opérateurs humains et prennent en charge les tâches répétitives, exigeantes ou urgentes.
Entre ces deux extrêmes, des robots conçus pour manipuler des charges de quelques grammes à environ 50 kg automatisent une grande variété de processus impliquant la récupération, le déplacement et le placement répétitifs d'objets. Généralement, les utilisateurs cherchent à accroître la vitesse, la précision et la répétabilité, ou à éliminer tout contact humain avec des articles tels que des aliments ou des matériaux stériles. Parmi ces robots, le robot SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) est largement utilisé dans les projets d'automatisation industrielle.
Les robots SCARA constituent une technologie éprouvée et abordable. Ils peuvent être installés individuellement ou en groupe avec d'autres robots SCARA, ou encore avec différents types de robots tels que des robots cartésiens, mono-axes et multi-axes (Figure 1). De plus, ils s'intègrent parfaitement aux modules de transport linéaire LCMR200 de Yamaha, qui assurent un transport flexible des pièces. Contrairement aux convoyeurs à bande et à rouleaux classiques, ces modules sont programmés et contrôlés de la même manière que les autres robots afin de créer une cellule d'assemblage robotisée entièrement intégrée et coordonnée.
Un examen plus approfondi des dernières générations de robots SCARA montre comment ces machines continuent d'évoluer pour répondre aux exigences de la fabrication moderne.
Figure 1. Machine SCARA dans une unité robotisée mixte avec convoyeurs modulaires programmables.
L'avantage SCARA :
À première vue, les robots SCARA actuels peuvent sembler similaires aux premières générations de machines. Comme leurs prédécesseurs, leur caractéristique principale est un bras articulé à deux segments fonctionnant dans un seul plan. Si la science-fiction et les premiers cobots, tels que Baxter, ont présenté des formes humanoïdes, le SCARA a démontré son excellence constante dans l'imitation du bras humain : il peut s'étendre, se rétracter et pivoter autour des axes de l'épaule et du coude, indépendamment et simultanément. Il peut se déplacer vers une infinité de positions dans la zone définie par l'extension maximale des deux segments et peut également accéder à l'intérieur d'enceintes.
Grâce à cette flexibilité, les robots SCARA peuvent effectuer un large éventail d'opérations, telles que le déplacement d'objets d'un endroit à un autre, la prise et le placement ou le positionnement de composants dans des assemblages, et l'exécution de processus tels que le vissage, la distribution et la gravure.
Outre leur grande flexibilité, la précision et l'exactitude sont d'autres atouts qui permettent aux robots SCARA de s'attaquer à des tâches industrielles exigeantes et d'offrir une répétabilité exceptionnelle. La gamme de robots SCARA YK-XE de Yamaha, performante et économique, qui manipule des charges utiles de 4 à 10 kg, comprend des modèles avec une répétabilité spécifiée de seulement ±0,01 mm sur les axes X, Y et Z, et de ±0,01° en rotation. Le YK710XE fait exception. Doté du bras le plus long de la gamme, atteignant 710 mm, il offre une répétabilité de ±0,02 mm sur les axes X et Y. La précision et l'exactitude de ces robots permettent leur utilisation pour des tâches telles que le placement de minuscules composants mécaniques, comme de petits ressorts ou des rondelles, ou la manipulation de composants électroniques CMS. Leur capacité de charge utile leur permet également d'être utilisés pour le transfert ou l'assemblage de pièces lourdes, comme celles utilisées dans l'industrie automobile.
Il semble s'agir du robot idéal, prêt à transformer les tâches fastidieuses et répétitives en processus permettant aux entreprises qui investissent de se démarquer de la concurrence. Les robots peuvent travailler plus vite, plus longtemps et avec moins d'erreurs que les humains, ce qui permet d'exploiter plus efficacement les compétences humaines – dextérité extrême, résolution de problèmes, créativité – dans d'autres domaines. Cependant, il existe toujours des possibilités d'amélioration des machines, notamment en termes de vitesse, de fiabilité et de facilité d'utilisation.
Contrôle de mouvement :
La dernière génération de robots SCARA YK-XE de Yamaha est dotée d'un nouvel ensemble de broche léger et d'un contrôle de mouvement amélioré, garantissant une accélération plus rapide et des vibrations réduites. Les stratégies de contrôle développées par Yamaha pour ses machines SCARA optimisent automatiquement l'accélération linéaire et angulaire, en tenant compte de l'orientation du bras et de l'inertie de la charge utile, afin de limiter le couple maximal, d'éviter les vibrations excessives et d'améliorer la contrôlabilité. Ceci contribue non seulement à minimiser le temps de cycle, mais aussi à réduire les contraintes mécaniques, améliorant ainsi la fiabilité.
Vision robotique :
Grâce à leur contrôle de mouvement précis, les robots SCARA améliorent la productivité de nombreux processus industriels. L’intégration d’un système de vision étend encore davantage les applications de la machine, permettant des fonctions telles que le suivi de convoyeurs, la détection et la compensation de position afin d’améliorer la précision de processus comme l’application d’adhésif ou de mastic sur le bord d’un assemblage, ou le placement d’étiquettes sur des composants pouvant être positionnés de manière irrégulière sur un support.
Le système de vision RCXiVY2+ de Yamaha (figure 2) est intégré au contrôleur de robot multiaxes RCX3 et comprend une carte de vision, une carte d'éclairage et une carte de suivi. Ce système centralise la gestion du robot, le traitement d'images, le contrôle de l'éclairage et le traitement des données nécessaires au suivi du convoyeur au sein du programme du robot, réduisant ainsi considérablement le temps de configuration de l'équipement.
Figure 2. Robot SCARA équipé d'une caméra pour le système de vision iVY2+.
Le système RCXiVY2+ intègre une nouvelle fonction de détection ponctuelle permettant de reconnaître les pièces deux à dix fois plus rapidement que la technique de détection de contours utilisée précédemment. Grâce à cette technologie, les robots peuvent effectuer des opérations de détection, de prélèvement et de comptage à grande vitesse de multiples articles de forme et de taille variables, tels que des aliments et des vêtements.
Logiciel de programmation :
Pour faciliter la configuration d’un robot ou d’une cellule d’assemblage, les outils logiciels complets du fournisseur simplifient et accélèrent la programmation et la configuration des robots. L’environnement RCX-Studio 2020 de Yamaha fournit des outils pour gérer les robots, de l’installation à la maintenance, et inclut désormais des assistants pour générer automatiquement des exemples d’applications. Ces modèles prêts à l’emploi permettent de programmer facilement des actions courantes telles que le prélèvement et le placement, la palettisation et le suivi de convoyeur, y compris les processus basés sur la vision, sans avoir à écrire de commandes.
Des outils tels qu'un émulateur, un calculateur de temps de cycle et un système de visualisation en temps réel sont également disponibles. Une autre nouveauté est le simulateur 3D permettant de vérifier, déboguer et optimiser les programmes hors ligne. Parmi les outils disponibles dans le simulateur figurent la visualisation des trajectoires, qui permet aux opérateurs d'évaluer les mouvements des robots, et la détection des interférences afin d'éviter les collisions avec d'autres robots ou périphériques. Il est possible de simuler jusqu'à quatre robots simultanément et de les observer sous différents angles. Grâce au simulateur, les positions des robots, les séquences d'actions et les réglages de vitesse optimaux peuvent être déterminés rapidement avant toute installation. Cela permet d'économiser beaucoup de temps et d'argent en évitant les essais et erreurs, notamment lors de la mise en place d'une cellule d'assemblage multi-robots, et d'accélérer le démarrage de la production.
Conclusion :
Le robot SCARA est le principal type de robot déployé dans les applications industrielles, grâce à sa vitesse élevée, sa fiabilité et son exceptionnelle précision. Les dernières générations continuent d’améliorer ces paramètres reconnus. Face à la rentabilité croissante de l’automatisation, les entreprises souhaitant intégrer la robotique à leurs processus disposent d’un choix plus vaste que jamais. Le SCARA continue d’évoluer, offrant à chaque nouvelle génération des avancées qui en font une solution plus économique et accessible, dotée de fonctionnalités supplémentaires, de cycles plus rapides, d’une précision et d’une fiabilité accrues, ainsi que d’une grande facilité d’utilisation et de programmation.
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