Robotique collaborative : De nouveaux enjeux de sécurité en milieu de travail

robots industrie
Les robots conventionnels ont commencé à faire leur apparition en industrie en 1961. Ils sont séparés des travailleurs par des protecteurs pour assurer la sécurité de ces derniers, tout en autorisant de grandes vitesses de fonctionnement. Photo:IStock

L’arrivée des robots collaboratifs, ou communément appelés cobots, dans l’industrie québécoise soulève d’importantes questions de santé et de sécurité du travail (SST).

Ce qui caractérise avant tout les cobots, c’est leur interaction avec les travailleurs, même pendant les étapes de production. Contrairement aux robots conventionnels, il n’est pas nécessaire de les encager dans des espaces interdits aux humains. Au contraire, cette nouvelle génération de robots – ils sont apparus en industrie vers 2010 – est conçue pour partager le même espace que l’humain et pour interagir avec lui dans la production. Le contact entre le travailleur et le cobot est même permis à certaines conditions.

C’est la présence de dispositifs de protection (capteurs d’effort, détecteurs de présence, etc.) reliés au système de commande du cobot, et complétés par des caractéristiques physiques qui lui sont propres (faible inertie, limitation de la force, de la vitesse, etc.), qui assure la sécurité des opérateurs. Cependant, s’ils respectent les exigences de sécurité normatives, les robots collaboratifs peuvent être à l’origine de nouveaux risques pour les travailleurs. Ces brèches en matière de sécurité ont poussé des chercheurs de l’IRSST à mener sur le terrain une étude exploratoire à ce sujet.

Des risques multiples

Parmi les nouveaux risques identifiés dans l’étude, la collision est la plus évidente. Bien qu’ils aient toujours existé avec les robots conventionnels, les chocs entre les cobots et leurs opérateurs deviennent plus probables du fait que ceux-ci travaillent en étroite interaction. « Si les dommages physiques possibles demeurent les mêmes, le risque augmente puisque la durée d’exposition au phénomène dangereux (le cobot en mouvement) est plus longue », croit Sabrina Jocelyn, ingénieure, professionnelle scientifique à l’IRSST et coauteure du rapport Robotique collaborative – Évaluation des fonctions de sécurité et retour d’expérience des travailleurs, utilisateurs et intégrateurs au Québec.

Un autre risque est celui des troubles musculosquelettiques (TMS) inhérents à l’utilisation de cobots. Mal installés dans les espaces de travail, ils peuvent accélérer l’apparition de TMS au lieu de les prévenir. Ils sont pourtant conçus et vendus dans une optique de prévention de telles lésions. « Il est important de souligner que nous n’avons pas enquêté spécifiquement sur ce point dans notre étude, même s’il a déjà été soulevé dans la littérature. On anticipe cependant que cela puisse arriver », précise la professionnelle scientifique.

Bizarrement, pour ce qui est des risques psychosociaux, la dernière catégorie traitée dans le rapport, ils émanent moins des cobots que des pièces et des outils que ceux-ci manipulent. « Les travailleurs que nous avons interrogés craignaient, par exemple, d’être coupés par des pièces dont les bavures sont tranchantes et ils s’étaient adaptés à cette réalité en modifiant leurs techniques de travail. Aucune peur d’être dépassés ou remplacés par les cobots n’a été évoquée par les travailleurs rencontrés », énumère Sabrina Jocelyn.

Effets positifs de la cobotique pour le travailleur

(selon les témoignages des participants)

  • Diminution de la charge physique et des risques de TMS, car le robot assume la manutention principale.
  • Pas de charge mentale liée à l’anticipation des mouvements du robot, car la durée de l’intervention du travailleur dans l’espace de travail collaboratif est généralement brève.
  • Diminution des risques liés au procédé ou aux machines proches du robot (p. ex. : dans le cas A, le travailleur passe une heure près de la presse au lieu de huit heures comme auparavant).
  • Interaction intuitive durant la collaboration.
  • Tâche plus intéressante et plus valorisante que l’ancienne.
  • Plus de marge de manoeuvre dans les activités de l’opérateur, car sa présence n’est plus requise en permanence comparativement à ce qu’exigeait sa tâche initiale.

Effets négatifs de la cobotique pour le travailleur

(selon les témoignages des participants)

  • Risque de coincement entre l’outil et le bras du robot, ou entre le robot et une paroi fixe.
  • Risque de pincement par l’outil que le robot manipule ou entre les articulations de celui-ci.
  • Risque de coupure par les bavures de la pièce portée.
  • Risque de choc (collision) avec le cobot ou la pièce portée.
  • Appréhension par rapport à la pièce manutentionnée, son déplacement étant imprévisible.
  • Charge mentale : surveillance difficile à gérer quand plus d’un robot tombe en panne simultanément.
  • Nécessité de développer de nouvelles stratégies pour éviter les collisions. Par exemple, toujours faire face au robot et l’avoir dans son angle de vision, peu importe l’activité en cours dans l’espace de travail collaboratif.
  • Posture contraignante :
    • Se pencher sous le robot pour vérifier la qualité des pièces ou pour récupérer la production.
    • Durant l’apprentissage, car le bras du robot à manipuler est placé en hauteur. L’apprentissage dure environ cinq minutes.

Niveau de fiabilité

Comment les cobots actuellement offerts sur le marché contribuent-ils à prévenir ces risques ? Dans la première partie de l’étude, les chercheurs ont sélectionné trois robots collaboratifs parmi les marques les plus répandues en industrie en 2014 (année du début de la recherche) : un dit « collaboratif » d’origine et deux conventionnels transformés en collaboratifs. Puis, au moyen des documents techniques fournis par les fabricants, ils ont fait une analyse de leurs circuits de commande relatifs à la sécurité.

« Nous avons alors constaté que les trois cobots respectaient initialement le niveau minimal de fiabilité prescrit par les normes pour être utilisés en entreprise. Par contre, cela ne signifie pas qu’ils soient totalement sécuritaires pour autant. L’ajout d’un simple composant de sécurité peut, s’il est mal choisi, par exemple, altérer la fiabilité du circuit de commande d’origine destiné à protéger l’opérateur. Il faut donc s’assurer que les composants ajoutés préservent ou améliorent la fiabilité initiale du circuit de commande relatif à la sécurité de l’opérateur », explique Sabrina Jocelyn.

cobots
Les robots collaboratifs ont fait leur apparition dans l’industrie sous la désignation de « cobots » vers 2010. Servant à des vocations industrielles variées, ils sont présentés comme ayant l’avantage d’allier la puissance, l’endurance et la précision du robot à la compétence humaine.

La sécurité au second plan

La seconde partie de l’étude s’est quant à elle déroulée dans quatre entreprises québécoises de l’aérospatiale, de la fabrication de produits en métal ou de l’électronique. Toutes avaient récemment intégré la cobotique à leurs installations ou étaient en voie de le faire. Les visites des chercheurs en milieu industriel avaient pour but d’interroger les travailleurs concernés, les intégrateurs de robots en milieu de travail ainsi que les propriétaires des entreprises sur leur expérience avec la robotique collaborative.

Premier constat : l’augmentation de la productivité était de loin la principale raison qu’avancent les entreprises pour justifier l’intégration de robots collaboratifs. Les questions de SST, lorsqu’elles ont été évoquées, étaient reléguées au second plan. Certaines entreprises ignoraient les exigences normatives en matière d’appréciation du risque lié aux machines et de sécurité de la cobotique. D’autres, au contraire, en étaient très conscientes. « Chez ces dernières, on a constaté une grande difficulté face à la complexité de l’intégration. En effet, il y a une véritable dualité entre les exigences de production et les enjeux de SST », témoigne l’ingénieure.

aspirateur robot
L’aspirateur robot fait partie des robots de service qui exécutent des tâches utiles pour les personnes (robot de service personnel). Il peut aussi être utilisé pour des tâches commerciales (robot de service professionnel). Photo:IStock

Les travailleurs que l’équipe de l’IRSST a consultés percevaient l’arrivée de cobots comme une bonne nouvelle. « Ils étaient contents de ne plus avoir à effectuer de tâches répétitives, probablement sources de TMS. Ils nous ont aussi confié se sentir davantage valorisés par leur nouvelle fonction d’opérateur superviseur de robot », raconte Sabrina Jocelyn. Seul bémol : les travailleurs ont rarement été consultés durant le processus d’intégration d’un cobot. « Leur contribution a essentiellement consisté à expliquer la tâche que le cobot devait réaliser à leur place. À part cela, leur implication a été minime ou inexistante », déplore-t-elle.

Occasions de recherche

Les observations issues de cette étude exploratoire font dire à Sabrina Jocelyn qu’il existe de nombreuses pistes de recherche à exploiter pour aider les acteurs du milieu à gérer les risques en matière de SST que pose la cobotique. Au premier chef, l’appréciation du risque que les entreprises réalisent lui a semblé déficiente. « Certaines se sont arrêtées à l’étape de l’identification du risque. D’autres sont allées jusqu’à son estimation, voire jusqu’à déterminer le niveau de fiabilité requis pour une tâche précise. Dans tous les cas, l’appréciation du risque n’a pas été faite de A à Z. Elle a probablement pu être complétée après nos visites, dans le cas des entreprises qui étaient en cours d’intégration », affirmet- elle.

Pour corriger la situation, Sabrina Jocelyn et ses partenaires de recherche souhaitent concevoir et proposer une méthode générique d’analyse du risque propre à la cobotique, intégrant l’activité du travailleur. C’est pourquoi ils prévoient mener leurs recherches futures en collaboration avec des ergonomes de l’IRSST. « Nous nous sommes rendu compte que la réflexion quant au choix d’intégrer la cobotique dans un milieu de travail mérite d’être poussée davantage. Certaines entreprises auraient pu se munir d’un robot conventionnel et cela aurait suffi à leurs besoins », dit-elle.

Pour en savoir plus

JOCELYN, Sabrina, Damien BURLET-VIENNEY, Laurent GIRAUD, Adel SGHAIER. Robotique collaborative — Évaluation des fonctions de sécurité et retour d’expérience des travailleurs, utilisateurs et intégrateurs au Québec, R-974, 117 pages.