L'industrie du XXIe siècle se dote d'outils de production, performants et novateurs.

Îlots Robotisés, Cobots, et Exosquelettes, de la SF aux applications industrielles.

Depuis des décennies l'industrie ne cesse d'innover au travers de nouveaux outils toujours plus productifs et performants. Les chaines de productions automatisées furent un premier grand pas dans la robotisation de la production, afin de rendre les cadences plus importantes, et de soulager les opérateurs humains de tâches répétitives, pénibles et parfois dangereuses. Mais avec l'évolution des technologies, la miniaturisation de l'électronique et des moteurs, l'optimisation des systèmes de servo-contrôles, ce début de XXI e siècle voit s'amorcer une toute nouvelle révolution industrielle. Trois grandes familles de machines bien distinctes, sont en train de changer le paysage industriel des entreprises : Il s'agit des robots, des cobots, et des exosquelettes.

Les Robots industriels classiques

La robotique classique, est l'ensemble des techniques permettant l'automatisation de certaines tâches, comme par exemple : L'automobile, ou l'industrie pharmaceutique. Jusque-là, l'intervention des robots avait été limitée par la barrière technologique. Sur une chaîne de production, on trouve généralement les ouvriers d'un côté, et de l'autre les îlots robotisés, destinés aux tâches répétitives à haute cadences. L'absence d'interopérabilité entre l'opérateur et les robots nécessite donc que ces derniers soient isolés dans des cages grillagées afin d'éviter les incidents. Dans ce type de schéma, classique, les hommes et les machines sont deux composantes bien distinctes l'une de l'autre, sur la même chaîne de production.

Mais vers le début des années 2000, de nouvelles machines plus "intelligentes" ont commencé à faire leur apparition. Tout d'abord, dans le domaine de la recherche purement ludique, on vit sortir des laboratoires de chez Honda, le petit robot ASSIMO, fruit de 14 années de travail et d'évolutions technologiques. L'idée à la base de ces recherches, était de créer un robot pouvant coopérer avec des travailleurs humains sur des tâches difficiles. Le robot classique, simple mécanique asservie à des tâches répétitives, subit alors une évolution vers un matériel plus interactif, avec lequel l'ouvrier pourra directement interagir. Cette nouvelle étape dans l'amélioration de la production, trouve sa source au travers des progrès de l'Intelligence Artificielle. En effet, le simple outil classique, voit sa fonction revue à la hausse en devenant un véritable collaborateur des opérateurs humains sur les chaines de montages.

L'ère des Collaborative Bots ( Cobots)

Alors que les robots sont regardés de plus en plus souvent comme les nouveaux vecteurs d’un chômage de masse, les Cobots proposent exactement le contraire : une machine qui travaille main dans la main avec l’Homme. Dans son usine américaine de Spartanburg (Caroline du Sud), BMW a par exemple installé des Cobots qui travaillent à côté des employés sur les chaînes de montage. Ils s’occupent notamment de l’isolation et de la protection des matériaux électroniques dans les portes des voitures. Des tâches éreintantes que les employés ne pouvaient effectuer plus d’une ou deux heures d’affilée sans ressentir des douleurs aux coudes. Le Cobot est donc un dispositif permettant d’assister les ouvriers dans leurs tâches, et de réduire de manière significative les risques liés aux TMS. Ces assistants d'un nouveau genre, ne sont donc pas là pour évincer les opérateurs humains de leurs postes, mais bien pour les seconder sur des manipulations à risque. Les gains sont importants en termes de productivités et de réduction significative de la pénibilité de certaines tâches.

Dotés d'une capacité à remplir des missions plus variées et plus précises que les appareils classiques, les robots collaboratifs sont également plus simples à programmer et à manier. Mais cette interaction entre humain et robot est avant tout rendue possible par des progrès en termes de sécurité. Les machines utilisées traditionnellement dans l’industrie sont retranchées derrières des cages pour éviter les accidents. Avec l'avènement de l'IA de plus en plus perfectionnée, des algorithmes de reconnaissance de forme, et de la vision artificielle, il est maintenant possible d'interagir avec une machine en toute sécurité. Ces opérations concernent encore que certaines activités sur certains type de chaines de montages. Mais avec les progrès technologiques à venir, et la réduction des coûts liés à la maintenance, ce type de machines pourraient arriver sur toutes sortes de nouveaux secteurs dans la décennie qui s'annonce.

L'alternative au Cobot c'est l'exosquelette : En industrie, c'est un dispositif mécanique externe qui supporte et protège l'opérateur, dans la réalisation de taches à risques. Contrairement au Cobot, l’exosquelette ne nécessite pas de système à intelligence artificielle très évoluée, pour communiquer, puisqu'il n'est qu'une extension que l'opérateur humain contrôle à 100%.

L'exosquelette : L’assistant de production, en passe de devenir incontournable.

A l'instar des robots, et de l'IA, c'est l'univers de la science-fiction qui imagine les premiers exosquelettes, d'abord en 1959 avec le Roman Starship Troopers de Robert A. Heinlein, puis ensuite en 1986 où l'on peut voir un modèle d’exosquelette civil réaliste "modèle Caterpillar" dans le film Aliens le retour de James Cameron. Mais plus qu'un rêve, littéraire ou cinématographique, l’exosquelette mécanique est avant tout un objectif à atteindre pour les ingénieurs.

Dans le monde réel, le premier exosquelette fut développé par Général Electrics dans les années 60, il s'agit du Hardiman. Le but était alors de permettre à un opérateur de soulever une charge de plus de 600Kg, et de procéder à son déplacement. La marine américaine, était surtout intéressée par l’utilisation de tels engins pour la manutention des missiles et des bombes sur les navires de guerre. Mais dans le contexte de l'époque, et malgré tout le savoir-faire de l'équipe en charge du projet, la technologie de contrôle restait à inventer. Le complexe et archaïque système permettant de piloter les mouvements de l'appareillage pouvait clairement mettre la vie de l’opérateur en danger. Les photos de l'époque, montrant un homme aux commandes, furent prises alors que le système était hors tension. Avec les innovations technologiques actuelles, le Hardiman, équipé d'un système de contrôle moderne, pourrait maintenant fonctionner sans danger.

D'une manière, plus générale, le concept d’exosquelette est aujourd'hui repris par le secteur industriel civil qui prévoit de l'utiliser à terme dans ses chaînes de production faisant appel à des opérateurs humains. La prévention, la santé et la diminution des risques sur le lieu de travail sont des enjeux majeurs de l'industrie du XXIe siècle, de ce fait, de nombreuses entreprises sont aujourd’hui tentées par l’acquisition d’exosquelettes. Leur usage fait naître un espoir légitime : Celui d’améliorer les conditions de travail des opérateurs grâce à la réduction de la charge physique et des risques liés aux TMS (Troubles Musculo Squelettiques). Les technologies sont encore balbutiantes, et les exosquelettes s’implantent le plus souvent dans les entreprises sous forme de prototypes ou de premières versions à parfaire. Les concepteurs et intégrateurs annoncent leur volonté de déployer rapidement ces nouvelles technologies dans les années à venir.

Credit photos : fotolia, Getty, Shutterstock

Pour en savoir plus

Environnement, véhicule électrique.

Depuis le mois de juin 2017, ACFT Bureau d’Études a fait l’acquisition d’un véhicule électrique RENAULT ZOE.
Cet investissement rentre dans une logique de développement durable en :

• Réduisant notre empreinte écologique : réduction de l’effet de serre, réduction de l’utilisation d’énergies fossiles, réduction de l’impact énergétique.
• Limitant les risques pour la santé liés aux émissions de particules fines et aux nuisances sonores.
• Maîtrisant les coûts liés à l’utilisation de carburant et à l’entretien du véhicule.

À terme, il est envisagé de développer l’utilisation de ce type de véhicule pour les déplacements  chez nos clients.

Les véhicules éléctriques en quelques mots :

Autonomie / recharge :

• l'autonomie est comprise entre 300 et 400 Km,.
• Les batteries utilisent du lithium
• Le chargement est d'environ 8 à 16 heures sur un équipement domestique et de 2h à 7 h sur les bornes de recharges dans l'espace public

Recyclage :

Les batteries au lithium sont recyclées par la méthode dite "hydrométallurgique", ce qui permet de récupérer à la fois du cobalt et du lithium en laboratoire sur une batterie au lithium standard.
Les taux d’extraction représentent une approche commercialement viable, puis les métaux seront ensuite utilisés dans la fabrication de nouvelles batteries ou dans d’autres domaines de l’industrie.

Perspectives :

Les nouvelles avancées dans le domaine du stockage de l’énergie, vont changer la donne avec l'arrivée des nouvelles batteries à électrolyte solide, et les supercondensateurs au graphène. Ces nouveaux dispositifs, multiplieront par deux ou trois la capacité actuelle des batteries, tout en réduisant de manière significative le temps de rechargement. L'autonomie aujourd'hui de 300 km se rapprochera beaucoup plus des performances des véhicules thermiques traditionnels qui peuvent parcourir 700 à 800 km. Les acteurs du secteur industriel de la production d'énergie et de l'automobile ont compris l’intérêt de se lancer dans des études R&D visant à perfectionner les systèmes existant tout en réduisant de manière significative, l’empreinte environnementale. Il ne faut pas oublier que les véhicules diesels ou a essence polluent depuis des décennies de manière significative l'atmosphère des grandes agglomérations, et cela malgré tous les efforts entrepris pour réduire les émissions des gaz nocifs et à effet de serre.

Une révolution technologique est en marche ! D'ici une dizaine d'années le parc automobile en cour de remplacement verra le nombre de véhicules thermiques actuellement en service divisé par deux. Cela permettra de réduire considérablement l'impact des gaz à effet de serre dans l'atmosphère. Les batteries quand à elles seront recyclées grâce au dévelopement de nouvelles filières de l'industrie dédiées à cet effet.

Article extrait du site de l'OCDE :

La sauvegarde de l'environnement, un challenge pour le XXIe siècle !

Le changement climatique est l'un des plus grands défis auxquels nous sommes confrontés - tant en raison de ses répercussions potentielles sur nos sociétés et sur la planète, que par l'ampleur de la coordination et de la coopération qui seront nécessaires au niveau international pour y faire face.

Les preuves scientifiques sont accablantes. Les températures atmosphériques mondiales augmentent d'environ 0.2 degré Celsius par décennie. Le carottage des glaces de l'Antarctique montre que les concentrations de dioxyde de carbone et de méthane n'ont jamais été aussi élevées depuis 650 000 ans. Les ouragans et les vagues de chaleur sont de plus en plus intenses et leurs effets de plus en plus dévastateurs - comme nous avons pu nous en rendre compte avec Katrina et la vague de chaleur de 2003 en France. Les glaciers fondent dans l'Antarctique, au Chili, au Pérou, dans les Alpes et dans l'Himalaya. L'épaisseur et l'étendue de la calotte glaciaire arctique diminuent chaque été, et 87 % des glaciers de la péninsule de l'Antarctique ouest sont en recul.

Quels sont les facteurs du changement climatique?

Schématiquement, le changement climatique résultant de l'activité humaine est causé par l'utilisation accrue de combustibles fossiles sous l'effet de la croissance économique et démographique mondiale. Depuis les années 1970, les émissions de CO2 (le principal gaz à effet de serre) ont augmenté de 60 %. Comme nous l'a indiqué hier l'Agence internationale de l'énergie, une organisation sœur de l'OCDE, les émissions de CO2 vont encore augmenter de 60 % d'ici à 2030. Environ trois quarts de ces émissions supplémentaires proviendront des pays en développement.

Cette perspective est très alarmante, mais il y a aussi de bonnes nouvelles. Il existe en effet des solutions techniques pour stabiliser les concentrations de gaz à effet de serre à des niveaux légèrement supérieurs seulement aux niveaux actuels (450 ppm). Les technologies nécessaires sont déjà disponibles, ou sur le point de l'être.

De plus, nous avons acquis une expérience considérable des politiques nécessaires pour favoriser le recours à ces technologies et l'amélioration de l'efficacité énergétique.

Pour lire l'article en entier :

https://www.oecd.org/fr/presse/defismondiauxpourlexxiemesiecle-changementclimatiqueenergieetinstitutionsdemocratiques.htm

Articles connexes:

http://www.lepoint.fr/automobile/innovations/toyota-sera-t-il-le-prochain-champion-de-la-voiture-electrique-03-11-2017-2169468_652.php#

http://www.cite-sciences.fr/fr/ressources/science-actualites/detail/news/voitures-et-batteries-tesla-la-revolution-du-tout-electrique/?tx_news_pi1%5Bcontroller%5D=News&tx_news_pi1%5Baction%5D=detail&cHash=4ce8728b3d6a00a063712c82ecac0a2d