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Les robots collaboratifs sont arrivés sur le marché vers 2010 sous l'appellation de « cobots ». Tout comme le robot conventionnel, le cobot, défini par ISO 10218-1 est un « manipulateur à commande automatique, reprogrammable, multiapplications, pouvant être programmé suivant trois axes ou plus, qui peut entre fixe ou mobile, destiné à être utilisé dans les applications d'automatisation industrielle ». Une vidéo de CCI Normandie offre un aperçu très clair des cobots.

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À quoi servent les cobots?

La fonction des cobots est d'aider le travailleur en l'assistant à réaliser des tâches en comanipulation. On distingue trois types de comanipulation :

• comanipulation parallèle : le robot, en copiant le mouvement de l'humain, ajoute sa force à l'effort humain;
• comanipulation orthétique : le robot rappelle une prothèse de type exosquelette ou orthèse ; les efforts peuvent être répartis sur plusieurs points de contact sur le membre de l'opérateur, grâce au robot;
• comanipulation sérielle : l'opérateur humain, le robot et l'outil utilisé travaillent à la chaine.

Outre ces cobots, il y a les Systèmes d'Assistance Intelligents (IAD) qui ont pour fonction d'aider le travailleur à déplacer des charges. Tout comme les cobots à guidage manuel, leur objectif est d'amoindrir la charge physique liée à la tâche du travailleur. Du côté de la sécurité, le but recherché est de protéger le travailleur en tout temps lorsqu'il y a interaction avec ces machines.

Les cobots et les IAD sont des robots industriels, différents des robots de service personnels et professionnels, aussi connus sous le terme de robots d'assistance à la personne. Ces derniers ont pour objectif l'accomplissement d'au moins une des opérations suivantes :

• exécuter des tâches domestiques en interaction avec des individus ou en échangeant de l'information;
• transporter une personne vers une destination prévue;
• aider physiquement l'utilisateur à accomplir les tâches requises en complétant ou augmentant ses capacités personnelles.

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Pourquoi robotiser?

L'enjeu majeur de la robotisation est l'augmentation de la productivité : on donne aux cobots mis en place des tâches souvent répétitives et difficiles qui étaient confiées précédemment à des employés.

Ces robots sont capables de travailler avec beaucoup de précision et de douceur, comme le montre cette vidéo de Universal Robots, où l'automate est en charge de polir des hauts-parleurs.

Même si les robots sont adoptés principalement pour leur productivité, d'autres objectifs sont poursuivis par les compagnies qui les adoptent :

1. Des objectifs économiques :

• amélioration de la productivité pour rester concurrentiel;
• réduction des couts de main-d'œuvre (le prix horaire du cobot serait de 5$/h en moyenne);
• flexibilité de la gestion de production (on peut les programmer facilement pour leur faire exécuter des opérations variées);
• retour sur investissement rapide (environ 6 à 8 mois pour un cobot de moins de 50 000$).

2. Des objectifs humains :

• amélioration des conditions de travail et de la sécurité du travailleur (réduction des TMS, notamment, au dos et aux membres supérieurs);
• suppression de postes à faible valeur ajoutée et création de postes de supervision ou de programmation des robots.

3. Des objectifs spatiaux :

• optimisation d'un espace de travail exigu.

4. Des objectifs de visibilité :

• mise en valeur de l'entreprise (en développant une expertise dans le domaine de la robotique collaborative, on innove et on se démarque de la compétition.)

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Nouvelles problématiques

Tout n'est malheureusement pas rose du côté de l'interaction entre les cobots et le travailleur. De nouveaux enjeux concernant la sécurité du travailleur préoccupent les chercheurs de l'IRSST. Dans un contexte conventionnel, le robot est complètement isolé du travailleur par le biais d'une enceinte de protection, dans le but d'assurer la sécurité de l'humain.

Le cobot, à l'inverse, partage le même espace de travail que l'être humain et/ou interagit directement avec celui-ci, ce qui impose de nouvelles questions du côté de la sécurité. La robotique collaborative génère donc de nouveaux risques par rapport à la robotique conventionnelle selon plusieurs études (Murashov et al., 2016; Charpentier et Sghaier, 2013) :

1. Risques de collisions : étant donné que l'humain partager son espace de travail avec le robot, le travailleur peut être à proximité et donc entrer en contact avec le robot.
2. Risques de troubles musculo-squelettiques (TMS) : les travailleurs qui collaborent avec les robots pendant un temps significatif risquent de développer des troubles musculo-squelettiques liés à une mauvaise posture, même si les robots ont pour but de soulager l'humain d'une partie de sa charge de travail. Les poignées de validation qui devaient être tenues pour activer le robot dans des expériences précédentes ont créées des douleurs autour des articulations des poignets des travailleurs.
3. Risques psychosociaux : la vitesse de travail du robot peut représenter une cadence de production inadaptée pour l'opérateur. L'humain peut subir une surcharge mentale lorsqu'il n'est plus concentré seulement sur sa tâche, mais aussi sur l'anticipation et la synchronisation constante de ses mouvements par rapport à ceux du robot.

La majorité des accidents liés aux cobots résultent en des écrasements de parties corporelles, coincées entre le robot et un objet rigide. Les normes minimales de fiabilité qu'un cobot doit atteindre pour être utilisé en entreprise ne protègent que superficiellement la sécurité des travailleurs. Les robots étant généralement acquis pour leur productivité accrue, leur implémentation est parfois faite de façon imprudente. L'IRSST remarque que la fonction de sécurité du robot pourrait souvent être augmentée significativement par l'ajout d'un composant en entrée tel qu'un dispositif de détection de présence.

La robotique collaborative est une innovation majeure qui peut permettre aux entreprises de rester concurrentielles tout en échangeant des emplois de plancher pour des emplois de supervision de robots.

Toutefois, il est souvent difficile de juger si un robot est conforme aux exigences de sécurité ou non pour le travailleur et plus d'efforts peuvent être mis pour éviter les accidents, comme en implémentant des systèmes d'arrêt supplémentaires, par exemple.

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