Si vous lisez ceci, il y a de fortes chances que vous ayez passé beaucoup trop de temps à résoudre les problèmes de planification collaborative du trajet d'un robot à six axes : en regardant votre robot gaspiller de l'énergie, rater des temps de cycle ou se bloquer en cours de tâche, car son chemin d'un point A à un point B est plus une route sinueuse qu'un itinéraire droit et intelligent. En tant que fournisseur de ces petites bêtes de somme, j'ai pu constater par moi-même à quel point une mauvaise planification du parcours peut tuer un projet. Nous avons répondu à des appels de fabricants qui pensaient que leur CR920 était sous-performant, pour ensuite réaliser que sa trajectoire était optimisée pour la « sécurité » plutôt que pour la vitesse et l'efficacité. Si vous êtes dans ce bateau, expliquons comment optimiser réellement la planification du chemin du cobot à six axes sans trop la compliquer.
Tout d'abord, mettons les choses au clair : la planification de chemin pour les cobots à six axes ne consiste pas seulement à se rendre d'un point X à un point Y. Il s'agit également de prendre en compte chaque variable d'articulation, de charge utile et d'environnement qui rend votre cobot unique. Contrairement aux robots industriels qui vivent dans des cages, les robots collaboratifs doivent travailler avec des humains, des pièces et parfois votre équipement existant. L'optimisation doit donc équilibrer vitesse, sécurité et consommation d'énergie. Je dirais que la plus grande erreur que les clients commettent est de choisir par défaut le chemin intégré du cobot au lieu de l'adapter à leur tâche spécifique. Par exemple, une tâche de sélection et de placement qui fonctionne très bien sur un simulateur peut se transformer en un gâchis lent et énergivore dans l'atelier parce que vous ne vous êtes pas adapté à la charge utile de 5 kg des pièces que vous déplacez.
Commençons par les bases : le réglage des paramètres cinématiques. Les cobots à six axes ont six articulations, chacune avec sa propre portée, limite de vitesse et accélération. Si vous utilisez simplement les limites communes par défaut, vous laissez les performances de côté. La plupart des contrôleurs de cobots vous permettent d'ajuster la « mise à l'échelle de la vitesse des articulations » et le « lissage de l'accélération », mais la plupart des gens les règlent et les oublient. Voici le problème : une accélération plus élevée n’est pas toujours meilleure. Si votre chemin comporte des virages serrés, une accélération de démarrage trop élevée peut provoquer des secousses du robot, ce qui non seulement gaspille de l'énergie, mais met également à rude épreuve les articulations au fil du temps. Nous avons eu des clients qui ont réduit leur temps de cycle de 15 % simplement en sélectionnant l'accélération par joint au lieu d'utiliser un paramètre global. Pour les cobots de la série CR (comme leRobot collaboratif CR1400), cela change la donne car leur conception cinématique permet aux articulations individuelles de se déplacer indépendamment sans sacrifier la stabilité globale. Le cadre léger du CR1400 est conçu pour ce type de réglage fin, vous n'avez donc pas à faire de compromis sur la résistance pour obtenir un meilleur flux de trajectoire.
Ensuite : un évitement d’obstacles qui fonctionne réellement (non, pas le réglage de base). La plupart des pires moments de la planification de trajectoire d'un cobot proviennent de « l'arrêt aléatoire » lorsque le robot pense qu'il est à proximité d'un humain ou qu'il percute une partie cachée de votre machine. Les algorithmes génériques d'évitement d'obstacles sont universels, mais si vous cartographiez correctement votre espace de travail, vous pouvez optimiser les chemins pour éviter les obstacles de manière proactive au lieu d'y réagir. Voici comment procéder : utilisez le pendentif d'apprentissage de votre cobot pour enregistrer tous les obstacles fixes (convoyeurs, postes de travail, voire cordons d'alimentation) dans l'espace de travail. La plupart des contrôleurs de cobots à six axes modernes vous permettent d'importer cette carte, afin que le planificateur de trajet puisse calculer un itinéraire qui évite ces obstacles avant que le robot ne commence à se déplacer. Pour les obstacles dynamiques (comme un humain travaillant à proximité), définissez une zone de sécurité personnalisée : au lieu d'une bulle de 1 m autour de l'ensemble du robot, créez une zone plus petite près du point de l'outil où le contact réel se produit. De cette façon, le robot ne ralentit pas pour un humain se tenant à 2 mètres, ce qui maintient l'efficacité du chemin sans compromettre la sécurité. Nous avons constaté que cela fonctionne particulièrement bien avec les modèles économes en énergie, comme leRobot collaboratif CR920 à économie d'énergie, car éviter les arrêts inutiles permet de réduire la consommation d'énergie. La conception du moteur du CR920 est conçue pour réduire l'énergie au ralenti. Ainsi, lorsque votre trajet évite les arrêts brusques, vous réalisez encore plus d'économies.
Ensuite, il y a la planification des mouvements pour la charge utile et les outils. C’est un angle mort très courant. Le chemin de votre cobot change entièrement en fonction de l'outil qu'il contient et du poids de la charge utile. Par exemple, une pince de 2 kg modifie le centre de gravité (CoG) de l'effecteur final, ce qui signifie que les articulations doivent travailler plus fort pour se déplacer. Si vous ne mettez pas à jour le planificateur de chemin avec ce nouveau CoG, vous obtiendrez des mouvements inégaux, une consommation d'énergie plus élevée et même une précision réduite. La solution est simple : lorsque vous changez d'outil ou de charge utile, exécutez un étalonnage rapide du CoG sur le cobot. La plupart des modèles à six axes, comme leRobot collaboratif CR620 à économie d'énergie, disposez d'une fonction d'étalonnage en un seul clic pour cela. Nous avons eu un client qui est passé d'une pince à vide de 3 kg à une pince mécanique de 5 kg et a vu son temps de trajet augmenter de 20 %, jusqu'à ce qu'il effectue un étalonnage CoG. Soudainement, leur chemin s'est aplani, la consommation d'énergie a diminué et ils n'ont pas eu à réapprendre chaque point de cheminement. La capacité de charge utile flexible du CR620 le rend parfait pour ce type de changements rapides, de sorte que l'optimisation des trajectoires pour différents outils ne semble pas être une corvée.
Attendez, parlons de douceur. Non, je ne parle pas de conduire sur une route lisse, je veux dire de la trajectoire du chemin. Les cobots à six axes se déplacent selon des trajectoires linéaires ou basées sur des articulations, mais les trajectoires linéaires (se déplaçant directement d'un point à un autre) ne sont bien plus efficaces que si elles ne nécessitent pas de virages articulaires brusques. Les trajectoires basées sur les articulations peuvent sembler aléatoires, mais elles aboutissent souvent à des mouvements plus fluides car elles donnent la priorité à la plage naturelle de chaque articulation. Les pires chemins sont ceux qui basculent entre un mouvement linéaire et un mouvement articulaire en cours de tâche, provoquant une embardée du robot. La plupart des contrôleurs disposent d'un paramètre de « lissage de trajectoire » qui vous permet d'ajuster la mesure dans laquelle le robot suit les waypoints. Si vous montez trop haut, vous aurez des chemins irréguliers ; trop bas et vous ajouterez une distance inutile au chemin. Nous vous recommandons de le définir sur une valeur comprise entre 5 et 15 % pour la plupart des tâches, mais testez-le avec votre cobot spécifique. Pour des portées plus longues, comme leRobot collaboratif CR1600, le lissage de la trajectoire est très important car le bras le plus long est plus enclin à vaciller si les trajectoires sont irrégulières. La portée étendue du CR1600 est conçue pour maintenir la stabilité même avec des trajectoires fluides et optimisées, de sorte que vous n'avez pas à vous soucier de la précision lorsque vous modifiez ce réglage.
Autre astuce sous-estimée : utiliser la simulation avant le déploiement. Je sais, je sais : « la simulation prend du temps ! » Mais combien de temps passez-vous à réparer un chemin qui ne fonctionne pas au sol ? La plupart des fournisseurs de cobots à six axes proposent des outils de simulation qui vous permettent de saisir votre espace de travail, votre charge utile et vos tâches, puis de tester différents plans de trajectoire sans déplacer une seule pièce. Cela vous permet de détecter les collisions, les inefficacités ou les articulations surchargées avant même de déballer le robot. Par exemple, si vous configurez une tâche de soudage, la simulation peut vous montrer qu'un chemin spécifique exercera trop de pression sur le joint 3, vous permettant ainsi d'ajuster les points de cheminement à l'avance au lieu de dépanner dès le premier jour. Nous avons vu des clients réduire leur temps de déploiement de 30 % simplement en utilisant la simulation, et pour les tâches à volume élevé, cela représente de l'argent réel. LeRobot collaboratif CR1300s'intègre parfaitement aux logiciels de simulation les plus courants, vous permettant ainsi de modifier les trajectoires directement depuis votre ordinateur avant même l'arrivée du robot.
Parlons maintenant spécifiquement de l'optimisation énergétique, car c'est un argument de vente important pour nos cobots, et la planification de chemin est le moyen le plus simple de réduire la consommation d'énergie. Nous avons mesuré qu'une mauvaise planification de trajectoire peut amener un cobot à six axes à consommer 30 % d'énergie en plus que nécessaire. Comment? En ayant des arrêts inutiles, des virages serrés ou des mouvements articulaires inefficaces. Les correctifs dont nous avons parlé plus tôt (trajets plus fluides, évitement d'obstacles, étalonnage du CoG) réduisent tous directement la consommation d'énergie. Par exemple, nos modèles économes en énergie (CR920 et CR620) sont équipés de moteurs qui s'adaptent à la charge. Ainsi, lorsque votre trajectoire est optimisée, les moteurs ne travaillent pas plus fort que nécessaire. C'est pourquoi ces modèles conviennent si bien aux petits et moyens fabricants qui souhaitent économiser à la fois sur les coûts de main-d'œuvre et d'énergie. Si vous cherchez à réduire les coûts opérationnels, l'optimisation de la planification des itinéraires est la première étape, et nos lignes à économie d'énergie rendent cela encore plus facile.
Attendez, soyons réalistes : qu'en est-il des erreurs courantes que font les gens ? J'ai vu des clients essayer d'optimiser les chemins manuellement en déplaçant chaque waypoint de 1 cm, et cela fonctionne pour des tâches simples, mais pour des tâches complexes (comme l'emballage ou l'assemblage), c'est une perte de temps. Autre erreur : ignorer les algorithmes de planification de chemin intégrés au cobot. Non, vous n'êtes pas obligé de coder un chemin personnalisé à partir de zéro. La plupart des cobots modernes à six axes disposent de planificateurs de trajectoire avancés qui peuvent s'adapter, mais vous devez leur fournir les bonnes données. Par exemple, si vous ne saisissez pas le poids réel de votre charge utile, le planificateur de trajet utilisera par défaut un paramètre de poids inférieur, ce qui entraînera un mouvement inefficace. N'oubliez pas non plus de mettre à jour votre planification de parcours à chaque fois que vous modifiez votre flux de travail. Si vous réorganisez vos postes de travail ou modifiez les pièces que vous déplacez, l'ancien chemin ne fonctionnera plus. Nous vous recommandons d'effectuer une vérification du chemin tous les 3 mois ou après tout changement majeur dans votre espace de travail ou vos tâches.
Donc, mettre tout cela ensemble : optimiser les paramètres cinématiques, cartographier les obstacles de manière proactive, calibrer le CoG pour la charge utile/les outils, utiliser des trajectoires fluides, tester en simulation et ajuster la consommation d'énergie. Ce n’est pas compliqué, mais il faut prêter attention aux petits détails de votre cobot et de votre tâche spécifiques. Si vous rencontrez toujours des difficultés ou si vous recherchez un nouveau robot collaboratif à six axes conçu pour une optimisation facile, nous proposons une gamme de modèles adaptés à différents besoins. Que vous ayez besoin d'une option compacte et économe en énergie pour les petits espaces de travail ou d'un modèle à longue portée pour les tâches plus importantes, notre gamme de cobots à six axes est conçue pour rendre la planification de parcours plus simple et plus efficace. Nous avons passé des années à affiner ces modèles pour équilibrer vitesse, sécurité et facilité d'utilisation, afin que vous n'ayez pas à faire de compromis sur les performances pour obtenir un cobot qui fonctionne pour votre entreprise.
Si vous êtes prêt à cesser de vous occuper de chemins lents et énergivores et à commencer à tirer le meilleur parti de votre robot collaboratif à six axes, nous pouvons vous aider. Notre équipe a travaillé avec des centaines de fabricants pour optimiser la planification des parcours pour toutes sortes de tâches, du prélèvement et du placement à l'assemblage en passant par l'emballage. Nous pouvons répondre à vos questions, vous guider à travers les meilleurs paramètres pour votre modèle spécifique ou même vous aider à choisir le cobot adapté à vos besoins. Contactez-nous dès aujourd'hui pour entamer la conversation : faisons en sorte que votre cobot travaille plus intelligemment, pas plus fort.
Références
- Billard, A., Kragic, D. (2019). Tendances et défis de la manipulation de robots. Robotique scientifique, 4(34), eaau8414.
- Association de robotique collaborative. (2022). Meilleures pratiques de planification de chemin pour les cobots à six axes. Rapport technique de l'industrie.
- Liu, H., et coll. (2021). Planification de chemins économes en énergie pour les robots industriels : une revue systématique. Journal de fabrication intelligente, 32(5), 1345-1362.
- Robotique ABB. (2023). Optimisation cinématique du robot collaboratif à six axes. Guide technique du produit.
