Robotique et nettoyage professionnel : état des lieux

Industrie et Supply Chain - Robotique - Le 04/01/2019

Les activités de nettoyage engagent d’une manière générale une grande variété d’activités manuelles nécessitant une grande mobilité des agents qui les réalisent. Beaucoup de systèmes robotiques mobiles ou de manipulations mobiles pourraient trouver un intérêt dans ce cadre. Le contexte même des travaux de nettoyage requiert une grande simplicité de mise en œuvre pour de tels systèmes ainsi qu’un nombre limité de contraintes ajoutées pour les opérateurs. De plus, ils doivent être d’un coût réduit s’ils sont exploités pour des tâches de faible valeur ajoutée ou proposer des qualités particulières pour réaliser des travaux potentiellement dangereux (manipulation de produits toxiques, travaux à hauteur, etc.) ou réduire substantiellement la pénibilité du travail ou encore les risques de TMS.

Quelques repères historiques sur l’automatisation et la robotisation du nettoyage

L’invention de l’aspirateur date de 1901. On la doit à un ingénieur britannique du nom de Hubert Cecil Booth. Son « appareil aspirant » utilisait une pompe motorisée fonctionnant à essence. D’autres appareils, seulement mécanisés ont existé dès les années 1860. L’aspirateur énergisé a connu ensuite son véritable développement à partir des années 1940. En 1936, la compagnie Hoover (du nom de son créateur William Hoover) dépose le brevet pour un aspirateur à tuyau amovible. Cette innovation est ensuite devenue une caractéristique commune à tous les aspirateurs modernes. Aujourd’hui encore, cet appareil inventé il y a plus de cent ans ne cesse d’évoluer.

Le premier aspirateur n’était pas appelé aspirateur mais brosse à carpette. Il utilisait des brosses tournantes et une dépression pour décoller la poussière. Les machines de nettoyage à brosse tournante d’axe horizontal puis vertical se sont développées également indépendamment sous différentes formes au XIX^ième siècle. Le balai brosse mécanique a été inventé par Melville Reuben (USA) qui en a déposé le brevet en 1876. À la fin des années 1950, avec l’arrivée des moteurs électriques à courant continu, les fabricants de machines de nettoyage des sols à brosses tournantes ont commencé à introduire la vitesse variable. L’opérateur pouvait alors ajuster la vitesse de rotation d’un disque de brossage qui tournait à des vitesses au plus de 350 tours par minute. Dans les années 1970, les vitesses de rotation pouvaient atteindre de 750 à 1000 tours par minute.

Dès que l’on a su réaliser des déplacements de plates-formes mobiles dans des environnements intérieurs, ce qui a constitué les premiers pas de la robotique dans les années 70, l’idée de la robotisation du nettoyage des surfaces est venue. Les technologies robotiques disponibles dans le milieu des années 80 ont été expérimentées sur des auto-laveuses industrielles qui furent robotisées. En 1985, la RATP a confié à la Comatec, filiale de la Compagnie Générale des Eaux, le soin de développer une auto-laveuse robotisée. Huit ans plus tard, plusieurs robots ont été mis en test dans les stations Châtelet, Gare de Lyon et Auber. L’une des principales difficultés rencontrées dans le déploiement de ces systèmes était leur navigation autonome. http://www.lesechos.fr/17/02/1993/LesEchos/16331-130-ECH_la-mecanisation-reprend-le-pas-sur-la-robotisation.htm .

Dans le début des années 90, GSF a cherché à développer une auto-laveuse autonome, néanmoins les technologies de navigation autonome n’étaient pas encore suffisamment matures et la complexité du nettoyage de surfaces comme celles d’un supermarché ne permettaient pas une robotisation complète.

Des technologies dites robotiques ont également été développées à cette même période pour envisager le nettoyage de surfaces verticales de grande dimension ou difficiles d’accès.

Il a fallu attendre la fin des années 90 pour qu’un robot de nettoyage (aspirateur) arrive au stade d’un produit grand public. Le Roomba Floorvac de IRobot a été un des premiers aspirateur robot à être commercialisé aux Etats-Unis avec à l’époque un temps de charge de 14h pour 1h d’autonomie. Ce qui a fait son succès est d’une part sa simplicité et d’autre part la valeur « humaine » de la fonction qu’il réalise. Le robot aspirateur encore unique à l’époque se présente déjà comme une révolution domestique. Si les premiers modèles se contentaient de mémoriser leurs déplacements,  ce robot-aspirateur a connu de nombreuses évolutions (un mur virtuel, une navigation plus sophistiquée à base de SLAM 2D, un procédé de nettoyage performant, etc.). Aujourd’hui les robots aspirateurs sont parfois connectables à Internet et disposent d’une technologie de navigation visuelle. Roomba a fait beaucoup d’émules Samsung, e.Zicom, Agait Asus, LG, Ecovacs, etc.

Ce que nous avons observé pour la robotique dite personnelle ou d’assistance à la personne se traduit sous des formes assez voisines pour la robotique de nettoyage. De nombreux systèmes souvent assez complexes ont été développés et expérimentés dans l’ambition de réaliser des fonctions relativement sophistiquées. Ces derniers ont rarement dépassé le stade du prototype. Aujourd’hui, les innovations technologiques en matière de navigation autonome notamment permettent une offre sérieuse de robots de nettoyage professionnel,  centrés sur des fonctions simples et plus conformes aux attentes des marchés en termes de coût.

Quelles fonctions de nettoyage peuvent être automatisées ?

Ce que l’on désigne par nettoyage englobe une grande diversité de fonctions, qui peuvent être automatisées. Celles-ci sont généralement réalisées dans des environnements très divers et font appel au caractère très adaptatif des agents.

Un système robotique, aussi sophistiqué soit-il ne sera pas en mesure de remplacer complètement l’homme dans ce type de travail avant des décennies. Il s’agit donc d’identifier des tâches qui sont :

1. Répétitives ou fortement consommatrices de temps.
2. Pénibles physiquement voire potentiellement dangereuses ou pouvant induire des problèmes de santé.
3. Faisant appel à une certaine technicité.

Ces dernières peuvent en effet induire des gains qui, à divers titres (gains de productivité, diminution  de la pénibilité des tâches,etc),  justifient leur usage.

De plus, les contraintes de mise en œuvre de moyens robotiques doivent être les plus réduites possibles. Comme l’ont montré les robots aspirateurs, la clé de leur développement est la simplicité d’usage.

Les robots de nettoyage industriel ont bénéficié des avancées technologiques des briques technologiques de :

• Localisation et navigation par vision (SLAM visuel)
• Détection et évitement d’obstacles (fusion laser/vision)
• Développement de logiciel embarqué (Contrôle et gestion de systèmes robotiques)
• Planification et  supervision
• Interfaces Homme-Machine.

Robots « auto-laveuses » professionnels

Un nombre important de travaux visant la robotisation d’auto-laveuses professionnelles ont été réalisés ces dernières années. Des entreprises, même si encore peu nombreuses, se positionnent avec une offre tangible sur ce marché. Sans avoir la prétention d’être exhaustive, ci-dessous quelques unes de ces entreprises et leurs offres robotiques.

La société Cleanfix propose le RA660 Navi. L’entreprise WETROK développe le robot MARVIN avec une fonctionnalité originale « teach & repeat » par laquelle vous montrez le process et les déplacements de nettoyage et Marvin les répète à l’infini de façon autonome.

Le groupe Américain Diversey commercialise une gamme de robots de nettoyage industriel « TASKI – Intellibot » et a déployé avec succès les robots Swingobot (https://www.diversey.com/customer-success/iss-taski-swingobot-2000).

L’entreprise allemande Adlatus a reçu de nombreux prix d’innovation pour son nouveau robot de nettoyage Adlatus CR 700.

Hefter Cleantech propose un modèle de robot de nettoyage industriel qui peut être utilisé manuellement ou en navigation autonome, selon les besoins.

Les robots de nettoyage pour surfaces verticales

Le nettoyage des surfaces vitrées et des facades constitue également un domaine couvert par des moyens robotisés. De nombreux travaux de recherche ont été développés à partir des années 1995 pour définir des systèmes de sustentation sur des surfaces verticales pouvant présenter des aspérités (joints entre les vitres par exemple).

 La société Urakami (http://www.urakami.co.jp/) a été pionnière dans ce domaine. Elle a proposé très tôt des systèmes à dépression par Venturi assurant une force d’adhésion élevée et une résistance à l’avancement faible (du fait du frottement des joints permettant le contrôle du débit de fuite). Les systèmes de propulsion proposés sont généralement des chenilles (pour répartir la force de traction) ou des roues (pour réduire le marquage des surfaces lors des rotations). Des systèmes à appuis discrets existent également.

En octobre 2018, Erylon, une entreprise française, annonce avec Atalian un système automatisé de lavage des vitres chez son client BASF.

Autre créneau sur lequel la robotisation a toute sa pertinence : le nettoyage de panneaux solaires. Avec la croissance des toits solaires, cette problématique apparaît de plus en plus

Robot de nettoyage haute pression – nettoyage de « conduits »

Nous pouvons également mentionner l’existence de robots de nettoyage haute pression.

Ces robots sont munis d’un bras qui porte généralement des jets haute pression pour le nettoyage de surfaces industrielles L’entreprise Combijet (Cyprus) du groupe Demetriades propose 2 robots de nettoyage haute pression.

L’entreprise espagnole TEINNOVA propose des robots d’inspection et de nettoyage de conduits pour les systèmes de climatisation par exemple.

La gamme ANATROLLER de l’entreprise canadienne Robotics Design est également très intéressante à cet égard.

Catherine Simon - 04/01/2019