Mettre en œuvre un robot d'entrepôt plus intelligent

Dans les entrepôts du monde entier, des robots autonomes travaillent aux côtés des humains pour expédier les marchandises toujours plus rapidement et cette tendance n'est pas près de s'arrêter. Face aux promesses de livraison en deux jours faites par de nombreux détaillants et au volume élevé de commandes à traiter, le succès dépend de la capacité des entrepôts à automatiser le processus de localisation, de prélèvement et d'emballage des marchandises. Au départ, des employés équipés de scanners de codes-barres devaient parcourir l'entrepôt, trouver les articles commandés, les ramener à la zone d'expédition pour les emballer et les expédier.

Pour accélérer ce processus, les grandes enseignes ont investi dans des robots capables de se déplacer à travers les entrepôts pour acheminer des produits vers les personnes en charge de l'expédition. À mesure que les robots sont devenus plus intelligents et plus habiles, les entrepôts ont pu simplifier le système en demandant aux robots de prélever les articles sur les rayons et de les placer sur des tapis roulants afin de les acheminer vers la zone d'expédition.

La phase suivante de cette évolution nécessite un changement fondamental dans le fonctionnement des robots d'entrepôt. Jusqu'à présent, les systèmes ont largement séparé les opérations des humains de celles des robots. La prochaine génération de robots seronts libérés de leurs cages afin de pouvoir travailler dans les mêmes espaces que les humains qui les entourent. Ce changement nécessite de mettre l'accent sur la sécurité, l'intelligence, la taille et l'autonomie de ces robots.

À mesure que les compétences des robots se rapprochent de celles des humains dans les domaines de la cognition, de la dextérité, de l'adaptabilité et du raisonnement, les robots eux-mêmes prendront un aspect de plus en plus humain. L'accent mis sur les tâches effectuées par ces robots évoluera également, passant d'une collaboration homme-robot à une autonomie totale des robots, qui fonctionneront sans intervention humaine. Cette évolution prochaine des entrepôts aura des implications considérables en matière de connectivité, d'automatisation des bâtiments, d'alimentation électrique et d'électrification. 

Au fur et à mesure que les robots acquièrent davantage de capacités et prennent en charge davantage de tâches dans les entrepôts, nous devons nous assurer qu'ils fonctionnent de manière sûre et efficace tout en respectant des objectifs clés tels que des délais de livraison plus courts.

Pour atteindre cet équilibre, les robots ont besoin de capteurs de pointe, de systèmes de sécurité intégrés et d'une meilleure connectivité. 

Les robots auront besoin de capteurs améliorés pour acquérir des capacités de perception, de dextérité et de raisonnement similaires à celles des humains :

• Pour « voir », ils auront besoin de capteurs LIDAR, de vision ou infrarouges afin de percevoir le monde qui les entoure.
• Pour améliorer leur capacités de raisonnement, ils auront besoin de puissances de calcul plus importantes, capables de gérer des algorithmes complexes d'intelligence artificielle et d'apprentissage automatique, ainsi que des processeurs graphiques (GPU) et des accélérateurs d'intelligence artificielle (NPU).
• Pour interagir de manière coopérative et efficace au sein d'un écosystème d'entrepôt, ils auront besoin d'une connectivité plus performante vers les réseaux locaux et distants via Ethernet, RJ45, des équipements et protocoles de périphérie et/ou cloud.
• Pour opérer en toute sécurité à proximité des humains, ils auront besoin de temporisateurs, d'encodeurs et de capteurs de couple qui les aideront à maintenir leurs mouvements dans les limites des spécifications du site et à éviter les activités potentiellement dangereuses.
• Pour fournir de l'énergie et maintenir les batteries chargées, ils auront besoin de connecteurs adaptés et de systèmes d'amarrage flexibles capables de prendre en charge la recharge autonome.
• Ils auront également besoin de moteurs et de systèmes de mouvement leur permettant de se déplacer librement et avec suffisamment de dextérité pour entreprendre un éventail d'actions toujours plus large dans l'entrepôt.
  

Il est essentiel de garantir un fonctionnement autonome fiable et sûr dans toutes les conditions, normales ou difficiles, de jour comme de nuit. Outre leurs performances, les capteurs et les solutions de connectivité doivent également pouvoir durer à long terme. À mesure que les systèmes deviennent plus complexes, la capacité à diagnostiquer automatiquement les problèmes de maintenance potentiels grâce à une connexion au cloud pourrait permettre aux entrepôts de gagner du temps et de réduire leurs coûts liés à la maintenance de leurs flottes de robots.

Afin de pouvoir optimiser la mobilité d'un robot, il est impératif de lui couper ses câbles. Cependant, un robot autonome fonctionnant sur batterie doit pouvoir se recharger régulièrement pour atteindre une efficacité maximale. Permettre aux robots de se connecter à un chargeur et d'assembler des composants en toute sécurité sans intervention humaine n'est pas chose facile. Les robots sont disponibles en différentes tailles et formes en fonction de la tâche qui leur est assignée. Les charges qu'ils transportent et les applications spécifiques auxquelles ils sont destinés varient en fonction du type de tâche à accomplir (prélever, placer, trier ou rechercher).

Les solutions de TE Connectivity pour le rechargement sont conçues pour offrir une connexion solide tout en laissant une tolérance suffisante pour que les robots puissent gérer le processus de connexion de manière autonome. Les connecteurs de TE pour les systèmes de rechargement sont également adaptés au type de robot concerné. Par exemple, le connecteur pour un robot qui déplace et transfère des palettes lourdes a des exigences différentes de celles d'un connecteur connectable en aveugle utilisé pour recharger des robots mobiles automatisés qui prélèvent des produits individuels sur des étagères.

Dans tous les cas de figure, les stations de rechargement doivent être équipées de connecteurs capables de fonctionner de manière fiable dans des environnements difficiles et sales. Elles doivent également être équipées de filtres de ligne afin de garantir le transfert de la quantité de courant nécessaire pour recharger efficacement un robot. Les chargeurs et les ports de recharge doivent être conçus pour résister à des cycles répétés de connexion et de déconnexion automatisés, pouvant atteindre plusieurs centaines de milliers de cycles.

Le compromis entre taille et capacité est une préoccupation constante pour les ingénieurs. Presque tous les fabricants produisent une gamme de robots avec différentes charges utiles, et tous ont des besoins en énergie différents. Dans un centre de transbordement où il n'y a pas besoin de manipuler des objets plus petits qu'une palette, les opérateurs peuvent utiliser des robots très lourds avec une mobilité limitée. À l'autre extrémité du spectre, les robots capables de prélever des objets individuels ou même de trier des médicaments dans une pharmacie doivent être beaucoup plus petits.

Parallèlement, l'espace disponible dans les entrepôts devient de plus en plus limité et nécessite des robots plus petits, ce qui augmente les exigences en matière de puissance, de signal et de couple. Pour répondre à ce besoin, les fabricants de composants tels que TE se sont concentrés sur la production de pièces plus puissantes et plus fiables dans un format plus compact. Des capacités d'ingénierie et de fabrication hautement spécialisées deviendront de plus en plus importantes à mesure que les fabricants de composants développeront des produits innovants pour répondre à un large éventail de demandes des clients.

Le perfectionnement des mouvements des robots leur permettra d'effectuer un certain nombre de tâches qui nécessitent encore aujourd'hui l'intervention humaine. Par exemple, la plupart des entrepôts stockent encore des articles en quantités supérieures à la taille d'une commande type, comme une boîte de 20 brosses à dents. Cela signifie qu'un robot doit apporter la boîte à la zone d'expédition, où un humain sélectionne une seule brosse à dents pour une commande. Les robots de nouvelle génération pourraient être capables de trouver et de sélectionner cette brosse à dents de manière autonome. De même, les produits alimentaires fragiles et périssables nécessitent encore plus de dextérité, ainsi que la capacité de gérer intelligemment la pression et le couple afin que les mouvements du robot ne risquent pas d'endommager les objets fragiles tels que les fruits et les légumes.

La puissance de traitement et la capacité à se déplacer rapidement et en toute sécurité dans des espaces restreints ne feront que gagner en importance pour les robots d'entrepôt capables d'effectuer ces tâches de plus en plus complexes. Cependant, les progrès technologiques qui continuent de libérer les robots de leurs cages et de faire progresser l'automatisation des entrepôts ouvriront la voie à des applications dans d'autres secteurs où l'automatisation robotique peut améliorer la vitesse, la puissance et la sécurité. Le rythme auquel les robots assument de nouvelles tâches dans les entrepôts ne va faire que s'accélérer de manière exponentielle. Dans ce contexte, la demande pour les composants qui permettent l'électrification, l'automatisation, la détection et la mobilité devrait également augmenter.