Lorsque nous discutons avec des responsables du secteur industriel, nous constatons que l’amélioration de l’efficacité et un retour sur investissement rapide constituent les principaux moteurs de l’automatisation robotisée. Cependant, l’adoption effective de technologies telles que les véhicules à guidage automatique (AGV) ou d’une flotte complète de robots mobiles autonomes ne peut se faire qu’avec la garantie absolue de la sécurité.
En réalité, faire circuler un véhicule autonome de plusieurs tonnes dans un environnement dynamique où cohabitent humains et robots nécessite bien plus qu’une simple programmation intelligente. Cela exige un système de sécurité méticuleusement conçu et profondément intégré. Ce système résulte de la combinaison de capteurs de perception, d’un logiciel intelligent et d’un matériel à sécurité intégrée.
La confiance que vous accordez à la sécurité de la flotte est directement liée à la compréhension de ces redondances à plusieurs niveaux.
Un chariot élévateur AGV perçoit son environnement grâce à un flux constant de données précises à 360°, qui est fondamentalement plus fiable et plus complet que la perception d’un opérateur manuel. La perception robotique repose sur un ensemble de technologies de capteurs qui se complètent, toutes régies par un système de contrôle certifié pour la sécurité et conforme à des normes internationales strictes. Cet article propose une analyse technique approfondie des composants essentiels qui font de ces robots collaboratifs une réalité sûre et viable. L’adoption rapide de ces composants se reflète clairement dans la croissance du marché ; le marché mondial du LiDAR, pierre angulaire de cette technologie, devrait atteindre 6,3 milliards de dollars d’ici 2030, car des secteurs allant de l’automobile à la logistique en dépendent pour garantir une autonomie en toute sécurité.1
La couche de perception primaire : le LiDAR et les lasers en rideau
Le LiDAR (Light Detection and Ranging) est le pilier incontesté de la navigation autonome et de la sécurité. Sa fonction est de fournir une carte en nuage de points d’une précision méticuleuse de l’environnement du véhicule.
- Principe de fonctionnement : un capteur LiDAR émet des milliers d’impulsions laser invisibles par seconde. Il mesure le temps précis que mettent ces impulsions pour se réfléchir sur des objets et revenir vers le capteur. À partir de ces données de temps de vol, elle calcule une distance exacte, créant ainsi un « nuage de points » 3D en temps réel, précis au millimètre près, de l’environnement. Un chariot élévateur automatisé utilise généralement plusieurs capteurs LiDAR à des fins de redondance et pour une couverture complète :
- LiDAR de navigation et de sécurité : généralement monté en hauteur sur le châssis du robot, ce capteur sert à la localisation. Son nuage de points est constamment comparé à une carte numérique préchargée de l’installation, ce qui permet à l’AGV de connaître à tout moment sa position et son orientation exactes. De plus, ce capteur performant détecte les obstacles qui se trouvent sur son chemin. Il est certifié conforme à des normes de sécurité spécifiques, telles que les normes ANSI, ISO et CE. Ce capteur est programmé avec des zones de sécurité configurables, généralement une zone d’« avertissement » plus large et une zone d’« arrêt » plus étroite, qui détectent les objets au sol et en hauteur. Si un objet, tel que les jambes d’une personne, pénètre dans la zone d’avertissement, le système de commande de l’AGV est programmé pour ralentir. Si l’objet pénètre dans la zone d’arrêt intérieure, le système déclenche un arrêt d’urgence immédiat mais contrôlé.
- Lasers en rideau : quatre lasers placés stratégiquement à la base de l’AGV couvrent tous les angles morts que le LiDAR principal ne peut pas détecter. Ils offrent les mêmes protections au niveau du sol, en ralentissant ou en arrêtant le véhicule si un objet se trouve sur son chemin.
- Principaux avantages techniques : le LiDAR est d’une précision exceptionnelle et ses performances ne sont pas altérées par les conditions d’éclairage ambiantes, ce qui le rend parfaitement fiable dans les entrepôts faiblement éclairés ou lors d’opérations « sans surveillance » 24 h/24 et 7 j/7.
La couche de sécurité secondaire : la perfection dans la manutention des palettes
Alors que le LiDAR fournit la carte géométrique (« où » se trouve un objet) et le contexte essentiel (« ce qu’est » un objet) en complément des lasers à rideau pendant que le véhicule est en mouvement, une précision de sécurité tout aussi importante est assurée lorsque le véhicule interagit avec les palettes.
- Caméra de palettes : une caméra avancée qui identifie le type et l’état de la palette. Cette caméra détecte la présence d’une palette, en identifie le type et, surtout, vérifie si la palette est structurellement solide pour être prélevée à son emplacement actuel.
- Laser de distance : un indicateur de perception de profondeur qui indique au robot la distance précise entre le mât et la palette. Cet appareil fournit une mesure constante permettant de s’assurer que la palette est solidement fixée sur les fourches.
La fusion des données LiDAR et de vision crée un système de perception bien plus robuste et fiable que ne le serait n’importe quelle technologie prise isolément. Il s’agit d’une pierre angulaire de la philosophie collaborative (« cobot »).
La couche tertiaire : le matériel de sécurité intégrée
Les dernières couches du système de sécurité comprennent des capteurs physiques directs et le matériel de contrôle central.
- L’automate programmable (PLC) de sécurité : toutes ces données issues des capteurs sont traitées et exploitées par le système de commande central du véhicule, qui s’articule autour d’un automate programmable (PLC) de sécurité et de relais de sécurité. C’est là la différence fondamentale entre un robot industriel et une simple machine. Il est conçu pour répondre à des normes internationales strictes telles que la norme ISO 13849-1, et atteint le niveau de performance d (PLd). Cela signifie qu’il est doté d’une architecture à double canal, de processeurs redondants et de diagnostics d’autosurveillance. Il recoupe en permanence les données provenant des différents capteurs et est programmé pour respecter une consigne simple et prioritaire : en cas d’incertitude, de données contradictoires ou de défaillance d’un composant, il doit par défaut adopter l’état le plus sûr possible, à savoir un arrêt contrôlé.
C’est cette ingénierie sans compromis, multicouche et redondante qui permet à un ingénieur concepteur de solutions de déployer en toute confiance ces systèmes autonomes dans un environnement centré sur l’humain, comme nous l’expliquons en détail dans notre guide principal, *Le guide du fabricant et de l’entrepôt pour améliorer la sécurité des employés*.
Références
1 MarketsandMarkets, « Lidar Market », 2024. https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/lidar-market-1261.html
