L’usine-modèle explore le potentiel d’un robot collaboratif embarquant un module de calcul
SmartFactory-KL, l’usine-modèle dédiée à la recherche et à la démonstration de technologies de production, explore les capacité du robot collaboratif NHC12 de Yaskawa embarquant un module de calcul basé sur Nvidia.
www.yaskawa.eu.com
Au sein du site de recherche SmartFactory-KL, le robot collaboratif NHC12 développé par Yaskawa a été déployé pour permettre une programmation flexible et une exécution autonome de tâches dans un environnement industriel de référence. Ce projet visait à intégrer un robot capable d’être contrôlé non seulement via des langages robotiques traditionnels, mais aussi par des langages de haut niveau et des environnements de programmation graphique, tout en prenant en charge des fonctions intelligentes et adaptatives.
SmartFactory-KL, un laboratoire d’innovation pour l’industrie du futur
SmartFactory-KL est une usine-modèle dédiée à la recherche et à la démonstration de technologies de production avancées. Située à Kaiserslautern, en Allemagne, elle sert de plateforme pour tester et valider des concepts d’usine intelligente (Smart Factory), en intégrant des solutions innovantes pour l’automatisation industrielle. L’un des objectifs principaux de SmartFactory-KL est de développer des architectures de référence numériques pour les usines du futur, en combinant flexibilité, adaptabilité et interopérabilité des systèmes de production.
Dans ce contexte, l’intégration d’un robot capable de s’adapter à des environnements dynamiques et de fonctionner de manière autonome était essentielle pour démontrer la faisabilité de ces concepts.
Le problème : des robots limités par des langages propriétaires et peu adaptables
Les robots industriels classiques sont généralement programmés à l’aide de langages propriétaires, comme Inform pour les robots Yaskawa. Bien qu’efficaces pour des tâches répétitives, ces langages limitent la flexibilité et l’adaptabilité des robots face à des environnements changeants. Ils nécessitent également des compétences spécialisées pour les programmer et les maintenir, ce qui peut freiner l’innovation et l’intégration de nouvelles fonctionnalités.
Pour SmartFactory-KL, il était crucial de disposer d’un robot capable d’être programmé avec des langages de haut niveau (comme Python ou C++), plus accessibles aux développeurs et ingénieurs. Il fallait également que ce robot puisse intégrer des fonctions intelligentes et adaptatives, telles que le traitement d’images ou l’analyse de données en temps réel, tout en collaborant en toute sécurité avec des opérateurs humains sans nécessiter de protections physiques supplémentaires.
La solution : un robot collaboratif avec capacité de calcul embarqué
Pour répondre à ces besoins, SmartFactory-KL a choisi le robot collaboratif NHC12 de Yaskawa. Ce cobot se distingue par sa charge utile de 12 kg et ses capteurs de couple haute résolution, certifiés pour une collaboration sécurisée avec les humains sans besoin de barrières de protection. Contrairement aux robots industriels classiques, le NHC12 permet une programmation flexible via des langages de haut niveau (Python, C++) et des environnements de programmation graphique, en plus des langages robotiques traditionnels.
Un module de calcul embarqué basé sur NVIDIA, intégré directement dans le contrôleur du robot, permet d’exécuter des applications intelligentes, comme le traitement d’images par IA, sans dépendre de systèmes externes. Cette architecture permet de développer des fonctions paramétrables (« skills »), capables de s’adapter en temps réel en fonction des données issues de capteurs, comme des systèmes de vision. Par exemple, le robot peut reconnaître des variantes de pièces et ajuster ses mouvements en conséquence, ou encore collaborer directement avec un opérateur humain pour des tâches de type pick-and-place.
Mise en œuvre et intégration dans l’environnement industriel
L’intégration du NHC12 au sein de SmartFactory-KL a été facilitée par l’expérience préalable de l’équipe avec les robots Yaskawa. Avant même la livraison physique du robot, une grande partie des fonctions robotiques a pu être développée et testée en simulation, grâce à un jumeau numérique. Cette approche a permis de réduire le temps de mise en service en validant les programmes à l’avance, d’optimiser l’intégration dans l’environnement de production réel et de présenter le système lors de salons, comme la Hannover Messe 2025 et le lancement officiel du produit à Automatica en juin 2025, où le NHC12 a été présenté au sein d’une cellule de production.
Résultats obtenus : flexibilité, autonomie et collaboration humaine
La flexibilité accrue de la programmation permet aux tâches d’être développées avec des langages courants (Python, C++) et des outils graphiques, ce qui réduit l’effort d’intégration et ouvre la porte à de nouveaux cas d’usage. Les développeurs et ingénieurs peuvent ainsi adapter rapidement les programmes du robot en fonction des besoins changeants de la production.
Le fonctionnement autonome du robot NHC12 est rendu possible grâce à sa puissance de calcul embarquée et à ses capacités de traitement de données. Le robot peut exécuter des tâches de manière autonome, en s’appuyant sur des données issues de capteurs (comme la vision par ordinateur). Par exemple, il est capable de reconnaître différentes variantes de pièces et d’ajuster ses actions sans intervention externe, ce qui améliore l’adaptabilité de la ligne de production.
Les fonctions de sécurité intégrées, comme le contrôle des forces et des couples, permettent au robot NHC12 de travailler aux côtés des opérateurs humains sans nécessiter de protections supplémentaires. Cela ouvre la voie à des applications collaboratives, comme le tri de pièces ou le transfert de composants, où l’intervention humaine et robotique se complètent.
L’intégration et la validation ont été facilitées par l’utilisation d’un jumeau numérique et d’une mise en service progressive. Cela a permis de réduire les délais de démarrage et de valider le robot dans un environnement réaliste avant son déploiement complet. Cette approche facilite également les mises à jour logicielles continues, en permettant de tester les nouvelles fonctionnalités en simulation avant leur déploiement.
Cette collaboration entre SmartFactory-KL et Yaskawa illustre comment les robots collaboratifs dotés de calcul embarqué peuvent jouer un rôle clé dans les usines intelligentes (Smart Factories). En combinant flexibilité de programmation, autonomie décisionnelle et collaboration sécurisée avec les humains, le robot NHC12 contribue à concrétiser les principes de l’Industrie 4.0.
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