La sélection de robots est l'une des décisions les plus fréquemment prises sur la base de la familiarité plutôt que de l'adéquation. L'intégrateur utilise la marque qu'il connaît, le fabricant spécifie le robot du dernier projet, et le résultat est un robot articulé effectuant une tâche qu'un SCARA exécuterait deux fois plus vite pour deux tiers du coût — ou un cobot installé là où un robot industriel complet aurait été plus rapide, plus sûr et moins coûteux à intégrer sur sa durée de vie.
Cet article couvre les principales architectures de robots et leurs caractéristiques de performance, les principaux fabricants et leurs familles de modèles phares, et un cadre pratique pour faire correspondre le type de robot à l'application. Il est destiné aux ingénieurs et chefs de projet qui doivent prendre ou orienter des décisions de sélection de robots sans formation robotique dédiée.
Architectures de Robots — À Quoi Chaque Type Excelle
Robots Articulés (6 Axes)
L'architecture dominante en robotique industrielle. Six articulations rotatives disposées en chaîne cinématique donnent au robot six degrés de liberté — suffisants pour positionner l'effecteur en tout point dans l'enveloppe de travail et dans n'importe quelle orientation. Cette flexibilité fait des robots articulés le choix par défaut pour les tâches nécessitant une orientation d'outil arbitraire : soudage, peinture, service machine, assemblage et manutention.
Les charges utiles vont de moins d'un kilogramme (petit assemblage et distribution) à plus de 2 000 kg pour la manutention automobile lourde. Portée typiquement 500–4 000 mm. Le compromis pour la flexibilité est la complexité mécanique, un coût unitaire plus élevé par rapport à des architectures plus simples, et un temps de cycle maximal plus lent que les conceptions à liaisons parallèles pour les opérations simples de prise et dépose.
Robots SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm)
Architecture à quatre axes avec deux articulations rotatives horizontales, un axe linéaire vertical et une rotation. Intrinsèquement rigide dans la direction verticale (résistant aux forces vers le bas lors de l'insertion) et souple horizontalement (permettant à l'outil de s'auto-localiser dans un trou). Cela fait du SCARA le choix optimal pour les tâches d'insertion — assemblage de circuits imprimés, vissage, conditionnement pharmaceutique en blisters, et assemblage de précision.
Charge utile typique 1–20 kg, portée 150–1 000 mm, temps de cycle significativement plus rapides que les robots articulés équivalents en prise et dépose pure. Non adapté où une orientation d'outil arbitraire est nécessaire — l'axe de l'effecteur est toujours vertical.
Robots Delta (à Liaisons Parallèles)
Trois (ou quatre) bras reliés en parallèle à une seule plateforme mobile, entraînés par des moteurs montés sur une base fixe. La structure cinématique parallèle permet une accélération et une décélération très élevées — les robots delta sont l'architecture la plus rapide pour la prise et dépose légère, atteignant régulièrement 150–200 prises par minute qu'aucun robot articulé ne peut égaler à charge utile similaire.
Charge utile typiquement 1–15 kg, limitée à un dôme de travail relativement peu profond. Application standard : conditionnement alimentaire, pharmaceutique et électronique à grande vitesse. Non approprié là où les exigences de charge ou de portée dépassent les limites de l'architecture.
Robots Cartésiens / Portiques
Trois axes linéaires (X, Y, Z) assemblés en une structure orthogonale. La simplicité mécanique produit une rigidité élevée, une haute précision de positionnement, et une capacité de charge très élevée pour le coût. Les portiques couvrant de grandes surfaces peuvent gérer des tonnes. Ils ne sont pas flexibles — la structure cartésienne ne peut pas contourner ou aller en dessous d'une pièce — mais pour les applications ne nécessitant pas cette flexibilité (chargement de machines CNC, découpe laser, prise et dépose grand format, stockage et récupération), la conception cartésienne est souvent l'approche la plus rentable.
Robots Collaboratifs (Cobots)
Robots articulés (typiquement 6 axes) conçus pour fonctionner à proximité ou aux côtés des humains sans barrière de sécurité, s'appuyant sur la détection de couple-force, la surveillance de vitesse et position, et la limitation de puissance/force pour détecter le contact et s'arrêter avant de blesser. ISO/TS 15066 définit les modes d'opération collaborative et les limites de force de contact.
Caractéristiques et limitations clés :
- Charge utile : La plupart des cobots sont évalués à 3–25 kg. Un petit nombre atteint 35 kg.
- Vitesse : Les cobots fonctionnent à vitesse réduite par rapport aux robots industriels — typiquement 1–2 m/s vitesse TCP maximale contre 3–5+ m/s pour l'industrie. En mode collaboratif, la vitesse maximale est contrainte par les limites de force de contact ISO/TS 15066.
- Programmation : Les cobots sont généralement plus simples à programmer — drag-to-teach, interfaces tablette, et environnements de programmation graphique réduisent la barrière au déploiement.
- Évaluation des risques : Malgré le marketing, les cobots n'éliminent pas le besoin d'évaluation des risques de sécurité. ISO/TS 15066 exige une évaluation des risques pour chaque application.
Spécifications Clés
| Spécification | Ce qu'elle signifie | Pourquoi elle compte |
|---|---|---|
| Charge utile (kg) | Masse maximale que le robot peut gérer à vitesse nominale, outillage compris | Le poids de l'outillage est fréquemment sous-estimé — un préhenseur sur un robot classé 10 kg peut ne laisser que 4–6 kg pour la pièce |
| Portée (mm) | Distance maximale de la base du robot au centre du poignet | L'enveloppe de travail n'est pas une sphère — vérifier le diagramme de portée du fabricant contre l'implantation réelle de la cellule |
| Répétabilité (mm) | La constance avec laquelle le robot revient à la même position apprise (pas la précision) | Robots industriels typiquement ±0,02–0,1 mm. Cobots ±0,03–0,1 mm. L'assemblage de précision peut nécessiter mieux que ±0,05 mm |
| Indice IP | Protection contre la poussière et les liquides | Les applications alimentaires, pharmaceutiques et de fonderie peuvent nécessiter IP67 ou IP69K |
| Vitesse TCP max (m/s) | Vitesse maximale du point central de l'outil | Pertinente pour l'estimation du temps de cycle — mais la vitesse effective en cellule dépend de l'accélération, décélération et géométrie du chemin |
| Axes / DDL | Nombre d'articulations indépendantes | 6 axes pour la liberté spatiale complète. SCARA 4 axes pour plan+vertical. 7 axes pour la redondance en espaces confinés. |
Principaux Fabricants et Familles de Modèles
FANUC (Japon) — Leader du Marché par Volume
FANUC est le plus grand fabricant de robots mondial par unités installées et domine les secteurs automobile, électronique et industrie générale. Leurs systèmes de commande sont réputés leaders de classe en fiabilité. Bonne disponibilité des pièces et couverture service en UK via FANUC UK.
- LR Mate 200iD — petit robot articulé 7 kg, 717 mm de portée. Le robot compact de référence pour le service machine, l'assemblage et la distribution.
- M-10iA / M-20iD — milieu de gamme, 12–20 kg. Soudage, assemblage, manutention générale. Base installée énorme dans la fabrication britannique.
- M-710iC — 50–70 kg. Service machine lourd, manutention, palettisation à taux modéré.
- M-410iB/iC — 160–700 kg robot de palettisation dédié. Parmi les palettiseurs les plus déployés en alimentaire et FMCG.
- Série CR (CR-4iA à CR-35iA) — ligne collaborative FANUC, 4–35 kg. Le CR-35iA est parmi les cobots à charge utile la plus élevée.
- Série P — robots de peinture avec poignet creux. Utilisés par pratiquement tous les constructeurs automobiles.
- Série SR — robots SCARA pour électronique et petit assemblage.
ABB Robotics (Suède) — Plus Fort en Soudage à l'Arc
ABB possède l'un des portefeuilles de robots les plus larges dans tous les secteurs industriels, avec une force particulière en soudage à l'arc, carrosserie automobile, peinture et manutention. Leur logiciel de programmation hors-ligne RobotStudio est parmi les plus capables et utilisés. Fort réseau de service et de support en UK.
- IRB 1200 — compact 5–7 kg, 700–901 mm de portée. Petit assemblage, électronique, dispositifs médicaux.
- IRB 2600 — 12–20 kg, 1 650 mm de portée. Le robot cheval de bataille pour le soudage à l'arc avec excellente précision de trajectoire.
- IRB 4600 — 20–60 kg. Assemblage, service presses, palettisation.
- IRB 6700 — 150–300 kg. Soudage par points automobile, assemblage lourd, fonderie.
- IRB 360 FlexPicker — 1–8 kg robot delta. Produit de référence pour la prise et dépose à grande vitesse. Jusqu'à 200 prises/min.
- IRB 14000 YuMi — robot collaboratif bimanuel 7 axes, 0,5 kg par bras. Architecture unique pour l'assemblage électronique petites pièces.
- GoFa CRB 15000 — cobot 5 kg. Principal offre cobot bras unique ABB.
KUKA (Allemagne, maintenant Midea Group) — Référence Automobile
KUKA est le robot de prédilection dans la carrosserie automobile européenne. KUKA.Sim est bien considéré. Support UK via KUKA Robotics UK.
- KR AGILUS — 6–10 kg, 706–1 101 mm. Robot industriel compact le plus rapide de la gamme KUKA.
- KR CYBERTECH — 8–22 kg. Soudage à l'arc, service machine, assemblage.
- KR QUANTEC — 90–270 kg. Soudage par points automobile, assemblage lourd. Le robot dans pratiquement toutes les usines automobiles européennes.
- KR FORTEC / TITAN — 300–1 300 kg. Applications de manutention très lourde.
- LBR iiwa 7 / 14 — 7–14 kg robot collaboratif à commande en couple avec détection de force dans tous les joints. Pour l'assemblage de précision nécessitant le contrôle de la force de contact.
Yaskawa Motoman (Japon) — Fort en Soudage et Manutention
Les robots Motoman ont une position particulièrement forte en soudage à l'arc et en palettisation. Bon support UK via Yaskawa Europe.
- Série GP — articulés polyvalents, 7–500 kg. Large spectre de tâches industrielles.
- Série AR — optimisée soudage à l'arc. Bras creux pour gestion des câbles.
- Série PL — robots de palettisation dédiés. Directement comparable au FANUC M-410.
- Série HC (HC10DT, HC20DT) — cobots 10–20 kg avec détection de contact par peau.
Universal Robots (Danemark) — Leader du Marché Cobot
Universal Robots a inventé le marché cobot moderne et en reste le plus grand acteur par volume. L'écosystème UR — place de marché UR+, grande base installée, vaste réseau d'intégrateurs — donne à UR un avantage pratique significatif.
- UR3e — 3 kg, 500 mm. Assemblage sur table, distribution, test.
- UR5e — 5 kg, 850 mm. Le cobot le plus déployé mondialement. Assemblage léger, service machine, conditionnement.
- UR10e — 10 kg, 1 300 mm. Palettisation à faible cadence, assemblage plus lourd, soudage.
- UR16e — 16 kg, 900 mm. Charge utile plus élevée à portée modérée.
- UR20 — 20 kg, 1 750 mm. Palettisation et manutention de grandes pièces.
- UR30 — 30 kg, 1 300 mm. Service machine pour composants plus grands.
Stäubli (Suisse) — Précision et Salle Blanche
Stäubli occupe une niche spécifique et précieuse où la contamination, la résistance chimique ou la précision extrême est critique. Leurs robots à bras entièrement étanches sont le produit de référence pour la fabrication pharmaceutique, la fabrication de semi-conducteurs, et la transformation alimentaire avec les plus hautes exigences d'hygiène.
- Série RX — 6 axes, certifié salle blanche ISO Classe 5.
- Série TX2 — compact, 6 axes haute précision. Dispositifs médicaux, optique.
- TP80 Fast Picker — robot delta pour conditionnement alimentaire et pharmaceutique à grande vitesse.
Epson Robots (Japon) — Spécialistes SCARA
La division robots d'Epson produit certains des meilleurs robots SCARA pour l'assemblage électronique et la manutention de petites pièces. Un choix rationnel pour toute application SCARA en dessous de 5 kg de charge utile.
Guide de Sélection par Application
| Application | Architecture préférée | Modèles représentatifs | Critère de sélection clé |
|---|---|---|---|
| Soudage par points automobile | Articulé haute charge | KUKA KR QUANTEC, ABB IRB 6700 | Portée, charge, couple poignet, homologation constructeur |
| Soudage à l'arc | Articulé 6 axes | ABB IRB 2600, Yaskawa AR, FANUC M-10iA | Précision trajectoire, poignet creux, coordination multi-axes |
| Prise et dépose alimentaire grande vitesse | Delta (parallèle) | ABB IRB 360, FANUC M-1iA, Yaskawa MPP3H | Temps de cycle — delta uniquement. IP69K pour lavage. |
| Assemblage PCB / électronique | SCARA ou petit articulé | Epson LS, FANUC SR, ABB IRB 1200 | Répétabilité, rigidité verticale (SCARA), temps de cycle |
| Palettisation (cadence standard) | Articulé palettisation dédiée | FANUC M-410, Yaskawa PL, ABB IRB 660 | Portée sommet palette, flexibilité configuration couche |
| Palettisation (faible cadence / flexible) | Cobot | UR20, UR30, FANUC CR-35iA | Changement rapide, sans barrière, coût intégration réduit |
| Service machine | Articulé petit–moyen | FANUC LR Mate, KUKA KR AGILUS, ABB IRB 1200 | Portée dans machine, temps de cycle, répétabilité |
| Assemblage collaboratif | Cobot | UR5e, UR10e, KUKA LBR iiwa, ABB GoFa | Charge utile, facilité programmation, capteur de force si besoin |
| Peinture / revêtement | Articulé poignet creux | FANUC P-série, ABB IRB 5500, KUKA KR QUANTEC PA | Certification ATEX, poignet creux, fluidité trajectoire |
| Pharmaceutique / salle blanche | Articulé étanche ou SCARA | Stäubli RX/TX2, FANUC CR (variante salle blanche), Epson | Classe salle blanche ISO, émission particules, résistance chimique |
| Manutention lourde | Articulé haute charge ou portique | FANUC M-2000, KUKA KR TITAN, portiques | Charge utile, portée, coût intégration structurelle |
| Assemblage guidé par force | Cobot à contrôle couple ou capteur F/T | KUKA LBR iiwa, UR avec capteur F/T, Franka Emika | Compliance, contrôle force contact, répétabilité |
Cobot vs. Robot Industriel — La Vraie Décision
La décision cobot vs. robot industriel est fréquemment mal formulée. La question n'est pas « voulons-nous travailler aux côtés du robot ? » — c'est « quel est le système au coût total le plus bas qui répond à l'exigence de production ? »
Les cobots sont véritablement rentables lorsque :
- L'application est flexible et change fréquemment
- Le volume de production est faible à moyen
- L'espace au sol est limité — les cobots sans barrière peuvent être déployés dans des cellules compactes
- La complexité d'intégration est faible — l'écosystème UR+ offre un véritable avantage plug-and-play
- La charge utile est inférieure à 10 kg
Les robots industriels sont le bon choix lorsque :
- Le temps de cycle est la contrainte — un robot industriel en cellule clôturée surpassera tout cobot
- La charge utile dépasse 20–25 kg
- L'application tourne en continu à haute utilisation
- Les conditions environnementales l'exigent — haute température, corrosif, applications ATEX
Erreurs de Sélection Courantes
- Ignorer le poids de l'outillage dans le calcul de la charge utile. Un robot classé 10 kg portant un préhenseur de 6 kg dispose de 4 kg pour la pièce. La sélection avec la charge utile brute produit des robots sous-dimensionnés.
- Sélectionner sur la portée plutôt que la forme de l'enveloppe de travail. Un robot peut avoir la portée pour atteindre un point cible mais la géométrie de l'enveloppe peut rendre impossible de l'atteindre dans une posture utile. Vérifier en simulation.
- Supposer que les cobots ne nécessitent pas d'évaluation des risques. Le marquage CE et la conformité ISO 10218-2 exigent une évaluation des risques pour chaque installation de robot.
- Ne pas considérer l'écosystème de contrôleur. Le contrôleur détermine comment le robot s'intègre dans la cellule — communication API, interfaces vision, intégration capteur F/T.
- Sélectionner un robot sans considérer la disponibilité des pièces et du service. FANUC, ABB, KUKA, Yaskawa et Universal Robots disposent de réseaux de service établis en UK. Les marques moins connues peuvent offrir des prix unitaires attractifs mais présentent un risque réel d'immobilisation prolongée.
- Spécifier un robot 6 axes là où un SCARA serait plus rapide et moins coûteux. Pour la prise et dépose verticale pure dans un plan horizontal unique, un SCARA surpassera un robot 6 axes en temps de cycle et coûtera généralement moins cher.
Synthèse
La sélection de robots commence par l'analyse de l'application, pas par la préférence de marque. Définir la charge utile (outillage compris), l'enveloppe de portée, le temps de cycle requis, les conditions environnementales, l'exigence IP et les contraintes d'intégration avant d'examiner les produits. Puis sélectionner l'architecture physiquement adaptée à la tâche — delta pour la prise et dépose légère à grande vitesse, SCARA pour l'assemblage par insertion verticale, articulé pour tout nécessitant une flexibilité spatiale — et au sein de cette architecture, sélectionner le fabricant sur la base de l'adéquation à l'application, de l'écosystème de contrôleur et du support local.
Forgepoint fournit la conception en automatisation industrielle incluant la sélection de robots, l'implantation de cellule et la spécification d'intégration. Si vous planifiez une installation robotisée ou un projet d'automatisation, contactez-nous.
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