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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SU

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE ABOU BEKR BELKAID-TLEMCEN- FACULTE DE TECHNOLOGIE DEPARTEMENT DE GENIE MECANIQUE Projet de fin d’étude pour l’obtention du diplôme de master En Génie Mécanique Option Ingénierie des systèmes mécaniques productiques Présenté par BOUZIANE Fatima Zohra E M È H T Rétro-conception du bras horizontal de robot manipulateur de la cellule flexible (Tlemcen) Soutenu en octobre 2013 Devant le jury : Président CHEIKH Abdelmadjid Pr UABB Tlemcen Encadreur CHEIKH Nassima MA_A UABB Tlemcen Examinateur GUEZZEN Samir MC_A UABB Tlemcen Examinateur MANGOUCHI Ahmed MA_A UABB Tlemcen Année universitaire 2012-2013 DEDICACE J'adresse mes remerciements avec un grand respect et gratitude à mes chers parents que je prie de trouver ici l’expression de ma reconnaissance et de mes sentiments les plus affectueux en espérant vous satisfaire avec une réussite permanente. Ainsi qu’à mes frères Zohir, Fouad, Abdelkader, Bilal et mes sœurs Nadjia, Hakima. A mes neveux Farouk , Mohamed et ma nièce Assil je leurs souhaite toute la réussite dans leurs vies. Ainsi qu’a tous mes amis, collègues de la spécialité « Ingénierie des Systèmes Mécaniques et Productiques » et « maintenance industrielle » et en particulier un ami très cher et collègue qu’on a malheureusement perdu, que son âme repose en paix Ternane Zohir. Et à mes copines que j’adore Nacira, Malika, Imene, Fatima , et Fatima Zohra, Fatima sans oublier mes cousines adorées Soumia et Meriem. Et mes collègues d’ISM Amine, Abderahim, Ismail, Sid Ahmed, Mohamed Ainsi qu’à tous ceux qui me connaissent ; qui m’ont aidé et qui sont toujours présents à mes côtés, avec qui j’ai partagé le bon et le mauvais, Et a toute la famille BOUZIANE FATIMA Zohra Remerciements Toute ma gratitude et remerciement vont à Allah, le clément et le miséricordieux qui nous a donné la force, la patience, le courage et la volonté pour élaborer ce travail. C’est avec une profonde reconnaissance et considération particulière que je remercie mon encadreur Mm N .Cheikh «Maitre-assistant classe (A) au Département génie Mécanique » pour la sollicitude avec laquelle elle a suivi et guidé ce travail. Mes vives gratitudes et remerciement vont aussi à Mr A. Cheikh «Professeur au Département génie Mécanique », pour avoir accepté de me faire l’’honneur de présider le jury de ce mémoire et de bien vouloir l’examiner. J’adresse mes profonds remerciements Mr S.Guezzen « Maitre- assistant classe (A) au Département génie Mécanique » et Mr Mangouchi « Maitre-assistant classe (A) au Département génie Mécanique» J’exprime ma gratitude à tous mes enseignants qui ont contribué à ma formation depuis l’école primaire jusqu’aux études universitaires. Un grand merci à toute personne m’ayant aidée et guidée pour la réalisation de Cette étude en particulier mon collègue G. Ouabel. RESUME Notre étude est basée sur la modélisation du bras horizontal de robot de la cellule flexible du laboratoire d’automatique avec l’outil informatique Solidworks 2011. Nous avons présenté une idée sur le fonctionnement du robot, la modélisation cinématique du bras horizontal et la modélisation géométrique de quelques pièces donnée par Solidwoks puis on les a assemblé pour arriver au bras final ensuite une animation du montage a été faite ; enfin une analyse par l’assistant SimulationXpress de la pièce 26 pour lequel nous avons déterminé les contraintes, les déformations et les déplacements pour un seul matériaux et différents poids. Par la suite une comparaison entre les résultats obtenues. ABSTRACT Our stady is based on the geometric modeling of robot cell laboratory automatic with computer tools SolidWorks 2011. We presented an idea on how the robot kinematics modeling of the horizontal arm and geometric modeling of some parts given by Solidwoks, then we ghther them to get to the final a model of the arm, after that, an animation for the assembly arms was made, Finally an analysis by the assistant SimulationXpress of the piece 26 for which we determined the stres, strains and displacements for one material and différents weight. Thereafter, a comparison of the results obtain. ملخص تستند دراستنا على نمذجة الذراع األفقي للروبوت المتواجد ب مختبر األوتوماتيك على مستوى جامعة تلمسان بواسطة نظام االعالم االلي .Solidworks قدمنا فكرة عن كيفية عمل الروبوت ،النمذجة الحركية للذراع األفقي والنمذجة الهندسية لبعض ال قطع المعينة من قبل Solidwoks ثم تم تجميعها للوصول إلى الذراع النهائي، بعد ذلك تم إجراء حركة ل لمجسم المشكل ، وفي األخير قمنا بعملية تحليل من قبل المساعدSimulationXpress للقطعة62 من أجل تحديد ،الضغوط التشوهات واالنتقاالت نوع ل من مواد كتل و مختلفة بعد ذلك، أجريت مقارنة بين مختلف النتائج المحصل عليها. I SOMMAIRE LISTE DES FIGURES .............................................................................................................. V LISTE DE TABLEAU .................................................................... Erreur ! Signet non défini. LISTE DES ABREVIATION…………………………………………………………......IX CHAPITRE I- Généralités sur la commande de robots et la CAO 1.1 . Introduction ................................................................................................................... 2 1.2 . Commande robotique .................................................................................................... 2 1.2.1 ........................................................................................................................................ 2 1.2.2 ........................................................................................................................................ 2 1.2.2.1. Robot .................................................................................................................... 2 1.2.2.2. Robot industriel .................................................................................................... 3 1.2.2.3. Robotique .............................................................................................................. 4 1.2.3. Types de robots ........................................................................................................... 4 1.2.3.1. Robot mobile .......................................................................................................... 4 1.2.3.2. Robot manipulateur .................................................................................... 4 1.2.4. Domaine d’application de la robotique ........................................................................ 5 1.2.4.1. Robotique industrielle ............................................................................................ 5 1.2.4.2. Environnement hostile ........................................................................................... 6 1.2.4.3. Agriculture ............................................................................................................. 7 1.2.4.4. Sécurité, Militaire................................................................................................... 8 1.2.4.5. Service à la cliente ................................................................................................. 8 1.2.4.6. Loisirs .................................................................................................................... 8 1.2.4.7. Humanoïde ............................................................................................................. 9 1.2.4.9. Chirurgie ................................................................................................................ 9 1.2.5. Ensemble constituant un robot .................................................................................... 10 1.2.5.1. Système mécanique articulé (SMA) ..................................................................... 10 1.2.5.2. Environnement ..................................................................................................... 10 1.2.5.3. Tâches à réaliser ................................................................................................... 11 1.2.5.4. Contrôleur ou calculateur ..................................................................................... 11 II 1.3. Conception assistée par ordinateur CAO .......................................................................... 13 1.3.1. Définition .................................................................................................................... 13 1.3.2. Historique de la CAO ............................................................................................... 14 1.3.3. Domaines d’application de la CAO ........................................................................... 15 1.3.4. Industries impliquées dans les domaines de la CAO .................................................. 16 1.3.5. Matériel du CAO ........................................................................................................ 17 1.3.6. Logiciel de CAO ......................................................................................................... 17 1.3.7. Outils satellites ........................................................................................................... 18 1.3.8. Logiciels CAO en robotique ....................................................................................... 19 1.4. Conclusion ......................................................................................................................... 19 CHAPITRE II- Présentation du bras manipulateur de la cellule flexible 2.1. Introduction ....................................................................................................................... 20 2.2. Présentation de la cellule flexible .................................................................................. 20 2.3. Description du robot de la cellule flexible ..................................................................... 20 2.3.1. Structure générale du robot ......................................................................................... 21 2.3.2. Les caractéristiques du robot ...................................................................................... 22 2.3.2.1. Les caractéristiques dimensionnelles ................................................................... 22 2.3.2.3. Les caractéristiques physiques .......................................................................... 23 2.3.2.4. Les caractéristiques mécaniques .......................................................................... 23 2.3.3. Différentes parties du robot montage –démontage ..................................................... 24 2.3.4. Composantes du bras manipulateur ............................................................................ 24 2.3.4.1. Partie commande ........................................................................................ 24 2.3.4.2. Partie mécanique ............................................................................................. 27 2.3.5. Mode de fonctionnement ............................................................................................ 28 2.3.5.1. Le cycle commande ............................................................................................ 28 2.3.5.2. Cycle opérative .................................................................................................... 28 2.4. Bras horizontal du robot manipulateur .......................................................................... 29 2.4.1. Principe de fonctionnement du bras horizontal .......................................................... 30 2.4.2. Modélisation cinématique du bras horizontal ............................................................. 30 2.4.2.1. Schéma cinématique du bras horizontal sur le plan XY ...................................... 31 2.4.2.2. Schéma cinématique du bras horizontal sur le plan YZ ...................................... 31 2.5. Conclusion ......................................................................................................................... 31 III CHAPITRE III- Modélisation des pièces du bras horizontal du robot 3.1. Introduction ..................................................................................................................... 32 3.2.1. Définition .................................................................................................................... 32 3.2.2. Avantages ................................................................................................................... 33 3.2.3. Inconvénients ............................................................................................................. 33 3.3. Modélisation du bras horizontal ........................................................................................ 33 3.3.1. Métrologie .................................................................................................................. 33 3.3.2. Choix de l’outil informatique de CAO ....................................................................... 34 3.3.2.1. Présentation de SolidWorks ................................................................................. 34 3.3.2.2. Historique ............................................................................................................. 34 3.3.2.3. Fonctionnement .................................................................................................... 35 3.3.3. Modélisation des différentes pièces de notre bras horizontal ..................................... 37 3.3.3.1. Modélisation de P1 (roue dentée) ........................................................................ 38 3.3.3.2. La modélisation du P4 ......................................................................................... 44 3.3.3.3. Modélisation de P5 .............................................................................................. 52 3.3.3.5. Autre pièces modélisées ....................................................................................... 59 3.4. Conclusion ......................................................................................................................... 65 CHAPITRE IV- Assemblage des pièces de bras horizontal 4.1. Introduction ....................................................................................................................... 66 4.2. Assemblage ....................................................................................................................... 66 4.2.1. Assemblage avec les contraintes ................................................................................ 66 4.2.1.1. Premier assemblage ............................................................................................. 67 4.2.1.2. Deuxième assemblage .......................................................................................... 81 4.2.1.3. L’assemblage final du bras horizontal ................................................................. 84 4.2.2. Assemblage avec le complément SolidWorks motion .............................................. 85 4.2.2.1. L’animation du sous assemblage1 ....................................................................... 85 4.2.2.2. L’animation d’assemblage1 ................................................................................. 87 4.2.2.3. L’animation du u mouvement d’assemblage2 (la pince) .................................... 88 4.3. Conclusion ......................................................................................................................... 88 CHAPITRE V- Analyse du P26 (arbre lié avec l’actionneur pneumatique) 5.1. Introduction ................................................................................................................... 89 5.2. Définition de SimulationXpress .................................................................................... 89 5.3. Analyse de P 26 ............................................................................................................. 90 IV 5.3.1. Application des déplacements imposés ...................................................................... 90 5.3.2. Application des chargements ...................................................................................... 91 5.3.3. Choix du matériau de la pièce .................................................................................... 91 5.3.4. Exécution de la simulation ......................................................................................... 92 5.4. Interprétation des résultats précédents ........................................................................ 101 5.5. Conclusion ................................................................................................................... 101 V LISTE DES FIGURES CHAPITRE 1 Figure 1.1: Structure générale d’un robot industriel ...................................................................3 Figure 1.2: Robot agricole ..........................................................................................................4 Figure 1.3: Robot soudeur...........................................................................................................5 Figure 1.4: Chaîne d’assemblage ................................................................................................5 Figure 1.5: Manipulateur fonderie ..............................................................................................6 Figure 1.6: Manipulateur rapide .................................................................................................6 Figure 1.7: Robot décontamineur ...............................................................................................6 Figure 1.8: Robot adapté au milieu .............................................................................................6 Figure 1.9: Spirit, NASA, 2003 sur Mars ...................................................................................7 Figure 10: Canadarm 1 et 2 .........................................................................................................7 Figure 1.11: Robot sous-marin ...................................................................................................7 Figure 1.12: Tracteur autonome ..................................................................................................7 Figure 1.13: Récolte de concombre ............................................................................................7 Figure 1.14: Robot reconnaissance Irak ......................................................................................8 Figure 1.15: Drone Predator General atomics ............................................................................8 Figure 1.16: Aspirateur ...............................................................................................................8 Figure 1.17: CyCab .....................................................................................................................8 Figure 1.18: Aibo, Sony ..............................................................................................................8 Figure 1.19: P3 et Asimo, Honda................................................................................................9 Figure 1.20: Manipulateur hospitalisé ........................................................................................9 Figure 1.21: Manipulateur pharmaceutique ................................................................................9 Figure 2.22: Da uploads/Geographie/ msgm-6.pdf