Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Cours Systèmes mécaniques articulés et RobotiqueMaster Master 1 CM1 CMEns. BOOT

Cours Systèmes mécaniques articulés et RobotiqueMaster Master 1 CM1 CMEns. BOOTAANI M. SaidEmail: saidboutaani@yahoo.comAnnée univ. 2019-2020 • Corps rigides (Liens) • Les articulations • Rappels Théorie des mécanismes • Schéma cinématique d’un robot • Degrés de mobilité d’un robot (m) Plan du cours Chapitre II Rappels Théorie des mécanismesModélisation d’un Robot Modélisation d’un Robot Modélisation de la chaine cinématique du robot Introduction Eléments d’un robot Lors de l’étude d’un mécanisme ou d’un robot, La modélisation pièces, des liaisons et des actions mécaniques va permettre de déterminer les performances de ce mécanisme et son dimensionnement. Éléments d'un robot SCARA (Adept) Lien Introduction La modélisation d'un robot permet de considéré comme étant un système mécanique articulé, actionné et commandé, consiste à en établir un modèle mathématique. KUKA KR Agilus SCARA (Adept) Articulation rotoïdes (pivot) Articulation prismatique Lien Lien Comment représenter un robot? Éléments d'un robot • Un robot est représenté (modélisé) comme : Base Articulation pivot Lien… • Articulations (axes): composants mobiles qui génèrent un mouvement relatif entre 2 liens • Liens: corps rigides reliés par des articulations Une chaîne cinématique de corps rigides (liens) reliés par des articulations (pivot ou glissière) Comment représenter un robot? Éléments d'un robot • Corps rigide (CR): Ensemble de points où la distance relative entre 2 points est (toujours) constante • Corps rigide dans l’espace: se déplace en 3 dimensions • Corps rigide dans le plan: se déplace en 2 dimensions A p B p A p B p Au temps 0 Au temps t (0) ( ( ( ) ) 0) A B A B t t    p p p p ‖ ‖ ‖ ‖ Quel que soit le mouvement du corps rigide, la distance relative (entre 2 points quelconques du corps) reste fixe. Corps rigides 7 • Configuration: - Spécification complète de la position de tous les points du corps rigide - Spécification complète de la position et de l'orientation du corps rigide (en supposant que la forme du corps rigide est connue) • Exemples: - Configuration d'une porte à charnière : angle (θ) autour de la charnière - Configuration d'un point dans le plan : x, y - Configuration d'un corps rigide dans le plan : x, y, θ Configuration d'un corps rigide x y θ θ Corps rigide dans le plan Porte avec charnière x y Point dans le plan Corps rigides 8 • Degré de liberté (ddl): - Nombre minimum de coordonnées nécessaires pour représenter la configuration d'un corps rigide. - Nombre de coordonnées indépendantes nécessaires pour représenter la configuration (position et orientation) d'un corps rigide. • Exemples - Points: →Ddl d'un point dans le plan : 2 → Ddl d'un point dans l'espace : 3 Degrés de liberté d'un corps rigide x y Point dans le plan : 2 ddl x y z Point dans l'espace : 3 ddl Corps rigides 9 • Exemples - Corps rigides : → ddl d'une porte avec charnière : 1 → dof d'un corps rigide dans le plan : 3 (2 position + 1 orientation) → dof d'un corps rigide dans l'espace : 6 (3 position + 3 orientation) Corps rigide dans l’espace: 6 ddl x y θ Corps rigide dans le plan : 3 ddl - ddl d'une personne marchant à la surface d'une sphère : 2 Degrés de liberté d'un corps rigide Corps rigides 10 • Un mécanisme est un système qui comprend : 1. Corps rigides (liens) 2. Articulations (axes) • Chaîne cinématique : structure articulée • Du point de vue mécanique, un robot est un mécanisme. Mécanismes Lien nLien 1Lien i Articulation i Articulation i+1 Lien n-1Lien 2 Lien 0 Corps rigides 11 • Types de mécanismes a) Mécanismes à chaîne fermée • Ils ont des boucles (fermées) • Exemples: • Mécanisme à 4-bar • Robots Parallèles Mécanisme à 4-barres https://youtu.be/jkaBeuQTEo0 Two 4-bar linkage mechanisms at the end effector Robot parallèle Delta [ABB IRB 340 Flex Picker] Mécanismes Corps rigides 12 • Types de mécanismes b) Mécanismes à chaîne ouverte • Ils n'ont pas de boucle • Structure: “série” de lien-articulation • Exemples: - Tous les robots série UR5 robot ABB IRB2400lienlienlien lien Mécanismes Corps rigides • Ce sont des connexions entre 2 liens (corps rigides) • Fonction: • Ils contraignent le mouvement d'un lien par rapport à un autre lien (réduisant le nombre de degrés de liberté du corps rigide) • Ils offrent la liberté de mouvement d'un lien (par rapport à un autre lien) • Degré de liberté d'une articulation : • Chaque mouvement indépendant (d'un lien par rapport à un autre) qu'une articulation permet • En général, le DDL d'un robot dépend du nombre de maillons et de joints (formule de Grübler) (Grübler’s formula) lien Articulation lien Articulations Les bras du robot peuvent être formés de trois types d’articulations :  Articulations prismatiques (P) ;  Articulations rotoïde (R) ;  Articulations à rotule.  Articulations prismatiques  Articulations Pivot  Articulations à rotule Trois liaisons pivots remplace l’articulation rotule Articulations Types d’articulations (Joints) a) Articulation prismatique (glissière) (P) Permet la traduction d'un lien sur un axe fixe →Fournit 1 ddl pour le mouvement →Fournit 5 contraintes au mouvement spatial b) Articulation révolution (pivot) (R) Permet la rotation d'un lien autour d'un axe fixe → Fournit 1 ddl pour le mouvement →Fournit 5 contraintes au mouvement spatial Articulations les plus utilisés en robotique Articulations 16 • Articulation Hélicoïdale (H) - Il est également connu comme “vis” (vis) - Permet un mouvement de rotation et de translation simultanés (mais dépendants) autour d’un axe fixe. →Fournir 1 ddl pour le mouvement de l'espace (prévoir 5 restrictions) • Articulation Cylindrique (Pivot glissante) (C) - Permet une rotation et une translation indépendantes autour d'un axe fixe →Fournir 2 ddl pour le mouvement de l'espace (prévoir 4 restrictions) Autres Articulations en robotique Articulations 17 • Articulation Universelle (Cardon) (U) - Se compose de 2 articulations pivot telles que leurs axes sont orthogonaux →Fournit 2 ddl pour le mouvement de l'espace (4 restrictions) • Articulation Sphérique (Rotule) (S) - C'est comme une balle et une douille →Fournit 3 ddl pour le mouvement de l'espace (3 restrictions) Autres Articulations en robotique [Imágenes de mathworks.com] • Articulation Rotule à doigt →Fournit 2 ddl pour le mouvement de l'espace (4 restrictions) Articulations Robot Cartésien Seuls les articulations prismatiques Robot Cylindrique P-P-P Articulations prismatiques et 1 de révolution R-P-P Articulations Certains robots en fonction de leurs articulations Robot Sphérique Robot Anthropomorphique R-R-P R-R-R Robot Polaire Articulations Certains robots en fonction de leurs articulations Robot SCARA R-R-P Robots Parallèles Articulations Certains robots en fonction de leurs articulations Rappels : Théorie des mécanismesdes mécanismes La conception d'un mécanisme ou d’un robot en vue de sa réalisation industrielle comporte plusieurs étapes. Avant d'aboutir à la maquette numérique du produit définitif, il est nécessaire d'effectuer une analyse de la théorie des mécanismes, qui s'appuie sur une représentation du réel appelée Modélisation : schémas des liaisons, analyse géométrique, cinématique et statique de ce mécanisme. Afin d'optimiser le fonctionnement, la forme des éléments, le choix des matériaux... Ceci suppose une connaissance, ou du moins une appréciation aussi exacte que possible des mouvements, forces, accélérations, chocs... auxquels sont soumis les éléments qui composent l'ensemble du mécanisme. Cette étude s'appuie sur une représentation du réel appelée Modélisation : schémas des liaisons, représentation vectorielle des forces, vitesses, accélérations... Introduction Rappels théorie des mécanismes Rappels théorie des mécanismes Définitions préliminaires  On appelle pièce tout sous-ensemble rigide faisant partie d'un mécanisme ou d'une structure, quelle que soit sa réalisation.  Une liaison résulte de la mise en contact de deux pièces par l'intermédiaire de surfaces fonctionnelles appropriées.  Les mécanismes et les structures résultent de l'agencement d'éléments rigides liés les uns aux autres ; ils comportent donc un nombre entier de pièces et un autre nombre entier, généralement différent, de liaisons.  Dans un mécanisme formé de n+1 pièces, on appelle généralement socle ou bâti celle qui sert de référence pour étudier, par la statique ou la cinématique, le comportement des n autres pièces. Contact ponctuel Contact linéaire Contact surfacique Figure 1 Type de contact entre deux solides Caractéristiques géométriques des contacts : Rappels théorie des mécanismes Définitions préliminaires Rappels théorie des mécanismes Définitions préliminaires LES LIAISONS MECANIQUES ELEMENTAIRES Rappels théorie des mécanismes Définitions préliminaires LES LIAISONS MECANIQUES ELEMENTAIRES Le schéma cinématique doit permettre la compréhension des différents mouvements des mécanismes. Pour établir ce schéma, il faut : x y z 1 3 2 4 x y z 1 3 3 4 2D 3D Figure 5. Schémas cinématique d’un robot cartésien Rappels théorie des mécanismes Schéma cinématique • A partir du plan d’ensemble, déterminer les classes d’équivalences cinématique (groupes de pièces liées entre elles par encastrement) . Choisir un repère par solide • Analyser les liaisons et la nature des surfaces en contact • Positionner les liaisons schématisées selon l’orientation qu’elles ont sur le dessin d’ensemble. • Paramétrer la position angulaire des différents solides. Dans le graphe des liaisons, les classes d’équivalence cinématiques sont représentées par des nœuds. Les liaisons sont représentées par des uploads/Finance/ chapitre-ii-systemes-mecanique-articules-et-robotique-modelisation-dun-robot-boutaani-2020-pdf.pdf