Ce dossier en 3 parties a été proposé par 5 étudiants de l'EMLYON (Victor Bouin, Violette Lepercq, Flavien Chervet, Pierre Marionneau et Claire Gautier) qui ont travaillé sur la robotique pour leur mémoire de 2015. Les 2 autres parties rédigées par ces étudiants passionnés par le domaine seront publiées dans les prochains jours. Merci à eux pour leur travail et pour ce partage !
Début juillet 2015, la cinquième édition du salon Innorobo s'est tenue à Lyon. Avec 200 exposants venant de 20 pays différents, cet évènement, ainsi que nombreux autres dans ce domaine, confirment le fort développement de la robotique. Avec pour but de contribuer à cette formidable aventure et de faire évoluer les réflexions éthiques, juridiques et sociales sur la robotique, le salon Innorobo est un point de convergence entre le public et le privé, les start-ups créatrices et les investisseurs en quête de nouvelles idées, les petites et grandes entreprises.
Propos recueillis auprès de Mme Catherine Simon, présidente d'Innorobo :
L'avenir de la robotique, les startups ?
Les startups ont indéniablement leur rôle à jouer et c'est pourquoi nous les privilégions à Innorobo. Cette année, les stands centraux – qui sont les meilleurs – étaient réservés aux startups sans surcout.
Cependant les roboticiens industriels sont aussi en train de faire avancer le secteur en intégrant les innovations de la robotique de service à la robotique industrielle !
La robotique est souvent décrite comme la prochaine révolution industrielle, dont le potentiel économique est certain, mais difficile à se représenter. C'est un des plus anciens rêves de l'humanité, qui alimente depuis longtemps une science-fiction débordante.
Il convient cependant de bien définir les progrès et les limites des recherches dans ce domaine. Annoncée depuis de nombreuses années comme un marché prometteur, la robotique semble tarder à arriver sur le devant de la scène. Mais ces dernières années, des progrès notables se font sentir, particulièrement dans le domaine de la robotique collaborative ou cobotique.
L'idée de la présence de robots dans la société continue de faire son chemin. La robolution semble être enclenchée…
1. Vers une révolution industrielle
A. Histoire et définition de la robotique
L'histoire de la robotique est très ancienne, car étroitement liée aux automates, mais aussi aux golems des légendes nordiques et juives. La robotique moderne, dont il est question ici, apparaît au XXème siècle.
Le terme « robot » est issu des langues slaves et associé aux notions de travail et de corvée (en polonais : robotnik signifie travailleur). Le mot est introduit par Karel Capek, dans sa pièce de théâtre « R.U.R » en 1921. Isaac Asimov utilise le terme « robotique » en 1942, dans son livre « Runaround ».
Un robot est considéré comme un ensemble mécatronique (mécanique, électronique, informatique) qui réalise de manière automatique des tâches. La robotique est l'ensemble des techniques qui en permet la conception et la fabrication.
Il convient aussi de présenter dès maintenant une branche émergente et très importante de la technologie, dont le terme fut introduit en 1999 par Edward Colgate et Michael Peshkin (Northwesten University) : le « cobot », qui a vocation à travailler en collaboration avec l'homme, pour créer des synergies. Nous le rattacherons au robot et à la robotique dans cette étude.
B. Potentiel de la robotique
On distingue deux catégories principales : la robotique industrielle et la robotique de services à usage personnel ou professionnel.
Le marché de la robotique industrielle – si on inclut l'ingénierie, les périphériques et les logiciels – était estimé à 28,5 milliards de dollars en 2011*. La robotique de service à usage personnel ou professionnel est un marché émergent, qui pourrait atteindre un parc installé de 35 milliards de dollars cette année*.
Le taux de croissance est d'ailleurs impressionnant : 29,4% en moyenne, entre 2008 et 2014*.
Propos recueillis auprès de Mme Catherine Simon, présidente d'Innorobo :
Quel secteur de la robotique vous semble le plus porteur dans un horizon de 5 ans ? De 20 ans ?
« À 5 ans, la tendance actuelle va continuer à se développer avec les secteurs industriel et collaboratif. Les domaines de la santé, de la logistique, de l'agroalimentaire et du transport seront spécialement touchés.
À 20 ans de nouveaux usages vont surement émerger, car le secteur va devenir disruptif. On peut toutefois déjà remarquer les débuts des robots compagnons. »
C. Les différentes applications
Il existe 6 grandes catégories d'application pour la robotique :
– La robotique industrielle
– La robotique logistique
– La robotique militaire
– La robotique agricole
– La robotique pour les services domestiques
– La robotique médicale
1. La robotique industrielle
La robotique présente 5 avantages majeurs pour les industriels*.
Elle s'est développée en grande partie grâce à l'industrie automobile. Cela s'explique par une production de masse, une standardisation de la production, une compétition intense entre les producteurs entraînant la recherche de gains de productivité (notamment par l'innovation) et par les avancées technologiques réalisées en mécanique, électronique et informatique.
Ainsi, les robots industriels commencent à apparaître dans un nombre croissant d'industries, avec des applications typiques : soudage, peinture, assemblage.*
En 1998, près de 69 000 robots industriels ont été produits. On estime qu'en 2015, il en sera produit 207 500, pour une estimation totale de 1,6 million de robots installés dans le monde.*
Certains pays sont en pointe dans ce domaine :
- Le Japon, avec 67% de la production de robots industriels exportée (avec le leader mondial FANUC) et qui représente 25% du parc mondial en robots industriels
- L'Allemagne, pays d'origine de l'entreprise Kuka (n°3 mondial) et avec plus de 150 000 robots industriels recensés sur son territoire
- Les États-Unis, avec près de 300 000 robots recensés dans le pays
- La Chine, qui, forte de ses importantes ressources financières, modernise son appareil productif et devrait dépasser le Japon et les États-Unis dès 2016 dans l'achat de robots industriels
- La Corée du Sud, pays avec le plus fort nombre de robots industriels par salariés
En robotique industrielle, la France affiche un retard important. Il en est ainsi, d'après des extraits de l'étude de marché Xerfi « La robotique en France », du fait de la dégradation de l'appareil productif depuis 30 ans en France, d'une situation de sous-investissements chronique, d'un tissu de PME relativement fragile et d'un certain scepticisme vis-à-vis de la robotique de la part des entrepreneurs et plus généralement de la population en France :
- La France est peu équipée en robots industriels
Ce problème est ancien, car, déjà en 1998, les robots français avaient une moyenne de 17 années d'ancienneté, contre 9 en Allemagne.
- La France est l'un des seuls pays au monde à voir le nombre de ventes de robots industriels sur son territoire diminuer, malgré la croissance du marché mondial.*
2. La robotique logistique
La logistique est une composante particulière de la robotique de service professionnelle. L'intérêt des entreprises pour des systèmes automatisés est fort, car les avantages sont importants. Il s'agit d'un marché essentiellement composé de grandes entreprises, puisque pour rentabiliser de tels investissements, la chaîne logistique doit être conséquente, ce qui est le cas pour des entreprises de la distribution, de l'e-commerce, de l'agroalimentaire… Les TPE et PME ne sont pas encore fortement concernées, mais la réduction des coûts des systèmes automatisés pourrait changer la donne. En France, une startup prometteuse s'est fait remarquer : Balyo, qui équipe les chariots d'un lidar (télédétection par laser) et d'un système embarqué pour cartographier un environnement, afin de s'adapter aisément. Ceci est d'autant plus remarquable que le marché de la manutention est très peu mécanisé, c'est-à-dire que les gains de productivité réalisables sont importants.*
3. La robotique militaire
C'est un domaine qui se développe rapidement, porté par les pays industrialisés, notamment par les États-Unis. La robotique militaire répond à un objectif de protection, en remplaçant (détecteur de mines) ou en accompagnant (porteur d'objets) l'homme sur le terrain. On ne la retrouve donc pas uniquement sur le front, mais aussi pour lutter contre les incendies de forêts, en cas d'attaques terroristes ou d'accidents industriels, ou bien dans les villes, les usines…
Les avantages de la robotique sont nombreux : réduction des causalités humaines, meilleur impact sur l'opinion publique (le remplacement des troupes américaines au Moyen-Orient par des drones), mais aussi la réduction des coûts (les soldats coûtent cher avant et après déploiement, à tel point qu'aux USA, la rémunération et les couvertures sociale et médicale des soldats actifs et retraités représentent 150 milliards de dollars, soit le quart du budget annuel de la défense).*
On recense deux catégories de robots, les UAV (Unmanned Aerial Vehicle : drone) et les UGV (Unmanned Ground Vehicle : robot terrestre). Ceux-ci ne sont utilisés que ponctuellement. Dans le cas de la France, seulement 5 brigades possèdent des UAV et une seule possède des UGV.*
Les robots militaires ne sont pas totalement autonomes, ils sont téléopérés (des réponses à des questions éthiques doivent être apportées avant d'envisager l'autonomie complète de tels robots). Le défi principal sera de fusionner les robots techniques et les robots humanoïdes, afin d'avoir des robots capables d'agir sur des terrains très techniques, pour remplacer complètement l'homme dans les opérations les plus dangereuses.
4. La robotique agricole
Pour ce domaine, les perspectives sont intéressantes. L'agriculture représente même l'une des applications majeures pour la robotique, étant le 2ème client professionnel en robotique, après l'armée.*
La robotique est attrayante, avec des bénéfices directs en terme de productivité (plus forte productivité horaire, plus de temps de travail journalier), mais aussi de qualité (grâce à la robotique de précision, certaines tâches peuvent être mieux effectuées).
S'ajoute à cela des bénéfices indirects en termes de développement de l'exploitation (la possibilité pour le personnel de se concentrer sur d'autres tâches plus pointues et plus rémunératrices), de qualité d'interventions (surveillance et localisation précise de problèmes en temps réel), d'économies d'énergies et de produits (utilisation optimale des produits par les robots, intégration d'énergies renouvelables dans leurs moteurs).
Enfin, une des avancées majeures offertes par la robotique porte sur la collecte des données : leur analyse permettra de déterminer des actions afin d'accroître la productivité horaire, de réduire la consommation en produits phytosanitaires et en eau, de diminuer les consommations d'énergies…*
Plusieurs types de robots agricoles existent actuellement :
- Le robot de désherbage (généralise le désherbage mécanique, coûteux en temps, tout en réduisant l'usage de produits phytosanitaires)
- Le robot d'épandage de matières organiques (automatise la phase d'épandage, améliorant ainsi le rendement tout en étant plus efficient d'un point de vue énergétique et de productivité horaire)
- Le robot d'irrigation (la robotisation de cette tâche permet d'obtenir une meilleure répartition et une meilleure efficience de l'eau, notamment en utilisant des asperseurs basses pressions)
Les possibilités sont nombreuses et la France, dont l'agriculture occupe une large place dans l'économie et dans la société, constitue un marché important pour cette application. La variété des exploitations (étendue, type de terrain, organisation de l'exploitation, type de culture…), mais aussi les difficultés de financement, constituent les obstacles majeurs au développement de ce secteur. Cependant, les progrès sont remarquables. Si en 2013 le marché mondial était estimé à 817 millions de dollars, il est susceptible d'être multiplié par 20, voire beaucoup plus (du fait des besoins dans les pays émergents).* En France, une entreprise se démarque des autres dans ce domaine : Naïo Technologies, qui a notamment fabriqué un tracteur autonome et léger, Oz.
5. La robotique pour les services domestiques et les robots compagnons
Tout d'abord, il y a les robots utilisés pour les services domestiques, dont les volumes de ventes dans le monde sont très importants (2 millions d'unités vendues par an), même s'il s'agit majoritairement (plus de 90% des ventes) d'aspirateurs et de tondeuses. De nouvelles applications se développent : ainsi, en France, en 2016, la demande en robots de surveillance à usage domestique est estimée à 50 000 unités.* L'entreprise la plus emblématique de ce segment est iRobot, une société américaine qui produit des robots pour diverses applications domestiques, dont le robot-aspirateur Roomba.
D'un autre côté, il y a les robots compagnons. Aibo, créé en 1999 par Sony (abandonné depuis), est le premier robot compagnon commercialisé. Ceux-ci sont en plein essor. Ils ciblent les enfants, les personnes âgées, mais aussi les personnes handicapées. L'inconvénient demeure le coût d'un robot compagnon, qui empêche une grande majorité de ménages de s'en équiper, si bien qu'on les retrouve majoritairement en laboratoires. Cependant, deux facteurs (l'évolution des technologies et la réduction des coûts en robotique) changent la donne, rendant les robots compagnons bien plus accessibles au grand public. Si c'est en Asie, notamment au Japon et en Corée du Sud que la demande est la plus forte pour ces robots, la France est un pays en pointe dans ce domaine, grâce à ses entreprises et leurs robots à succès, comme les célèbres Nao et Pepper d'Aldebaran, ou Buddy de Blue Frog Robotics, dont le prix est compris entre 500€ et 1000€.
6. La robotique médicale
La robotique médicale représente 40% du marché professionnel, avec 20% de croissance annuelle. Estimé à 3,2 milliards de dollars en 2012, le marché devrait s'approcher des 19 milliards de dollars en 2019. Les robots chirurgicaux présentent deux principaux avantages pour les praticiens : simplicité d'utilisation (quelques heures de formation et 3 à 5 opérations suffisent à former un intervenant), amélioration des opérations (démultiplication d'efforts, suppression des tremblements de la main, analyse en temps réel de chaque mouvement effectué pour mieux guider le chirurgien). En conséquence, les coûts des interventions sont réduits, alors que la qualité est accrue.
Il s'agit d'appareils à très haute valeur ajoutée, qui peuvent se vendre à plus d'un million de dollars. C'est le frein majeur au développement de ce marché mais, là encore, l'évolution des technologies et la réduction des coûts de production permettent de trouver des solutions intéressantes. Le second obstacle concerne les startups, qui ont besoin de lever des fonds conséquents pour pouvoir développer des prototypes et, à terme, commercialiser leurs inventions.
Si le marché de la robotique chirurgicale est largement dominé par une entreprise américaine, Intuitive Surgical, célèbre pour son robot Da Vinci (3000 unités vendues dans le monde actuellement), il y a de la place pour la concurrence, notamment française, pays en pointe dans le secteur de la santé. Ainsi, l'entreprise Medtech a su tirer profit de la difficulté de financement pour proposer un robot compétent et relativement abordable, Rosa, pour près de 400 000€.*
À l'heure actuelle, la robotique médicale évolue dans le sens de la micro-robotique, voir de la nano-robotique, ainsi que de la robotique médicale magnétique (comme l'entreprise suisse Magnebotix).
Continuer votre lecture avec la 2ème partie de ce dossier :
Robotique – Quelles transformations pour la société ?
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