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Universit´ e de Li` ege Facult´ e des Sciences Appliqu´ ees D´ epartement d’A´

Universit´ e de Li` ege Facult´ e des Sciences Appliqu´ ees D´ epartement d’A´ erospatiale & M´ ecanique Automatisation d’un processus d’assemblage int´ egrant un robot collaboratif Sous la direction du Professeur O. Br¨ uls M´ emoire pr´ esent´ e par Corentin Felten en vue de l’obtention du grade de Master en ing´ enieur civil m´ ecanicien Ann´ ee acad´ emique 2016-2017 Universit´ e de Li` ege Facult´ e des Sciences Appliqu´ ees D´ epartement d’A´ erospatiale & M´ ecanique Automatisation d’un processus d’assemblage int´ egrant un robot collaboratif Auteur : Corentin Felten Superviseur acad´ emique : Oliver Br¨ uls Superviseur industriel : Henri Decloux Membres du jury : Davide Ruffoni Tristan Gilet Ann´ ee acad´ emique 2016-2017 Remerciements Je tiens ` a exprimer ma gratitude envers toutes les personnes ayant permis la r´ ealisa- tion de ce travail. Tout d’abord, je remercie la soci´ et´ e Medi-Line pour son accueil durant ces 5 mois. Elle m’a donn´ e l’opportunit´ e de r´ ealiser ce projet et a fourni ´ equipements et conseils tout au long du projet. Je voudrais particuli` erement remercier le directeur Monsieur Henri Decloux qui a partag´ e son espace de travail et son exp´ erience avec moi ainsi que le responsable R&D Monsieur Patrick Merkens et l’ensemble du personnel du bureau de production ainsi que les autres d´ epartements de la soci´ et´ e. Je remercie ´ egalement l’Universit´ e de Li` ege, ses professeurs, assistants et techniciens pour les diﬀ´ erents enseignements qui ont jalonn´ e ma formation et plus particuli` erement mon maˆ ıtre de stage, le Professeur Olivier Br¨ uls, qui m’a fait d´ ecouvrir le domaine de la robotique et m’a accompagn´ e dans l’´ elaboration de ce travail de ﬁn d’´ etudes. Merci ´ egalement ` a Monsieur Arthur Lismonde et au laboratoire de m´ ecanique pour leur disponibilit´ e lors des diﬀ´ erents tests sur les robots. Enﬁn merci ` a mes proches, famille et amis, pour leur soutien et leur temps consacr´ e ` a la relecture de ce travail. R´ esum´ e Contexte : L’automatisation industrielle connaˆ ıt une r´ evolution depuis l’introduction des robots col- laboratifs. Ces robots sont capables de travailler directement avec les employ´ es, leur programmation est rapide et intuitive, ils ne requi` erent pas de gros investissements et sont accessibles aux petites entreprises. La soci´ et´ e Medi-Line, experte en dispositifs ` a usage m´ edical, est une PME qui voit, dans ces robots collaboratifs, un moyen de renforcer le confort de ses employ´ es. R´ ealisation : L’objectif du projet est de concevoir un syst` eme automatis´ e int´ egrant le robot collaboratif qui assemblera un tube transparent et ﬂexible avec deux connecteurs rigides. Les grandes ´ etapes du travail se composent de l’analyse fonctionnelle du besoin, du choix des diﬀ´ erentes solutions techniques, du fonctionnement du syst` eme global, de l’analyse de risques et de la simulation 3D des trajectoires du robot. R´ esultats : Le robot choisi est le YUMI de la soci´ et´ e ABB. Ce robot ` a deux bras permet de travailler simultan´ ement sur les tubes et les connecteurs, r´ eduisant le temps de cycle. Les bras sont munis d’eﬀecteurs personnalis´ es. Plusieurs syst` emes optiques sont utilis´ es pour le ”pick and place” des connecteurs et pour le contrˆ ole ` a 100% des pi` eces. Enﬁn, le d´ epˆ ot est r´ ealis´ e sur un peigne m´ etallique qui permet ` a l’op´ erateur de r´ ecup´ erer le produit ﬁni. Sommaire 1 Introduction 6 2 Contexte et description du projet 9 2.1 Le contexte : les cobots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.2 Le projet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.3 Les intervenants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.4 M´ ethodologie de r´ esolution du probl` eme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3 Normes et s´ ecurit´ e 19 4 Analyse fonctionnelle 23 4.1 D´ eﬁnition du besoin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 4.2 Environnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 4.3 Faisabilit´ e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 4.4 Fonctions de service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 4.5 Contraintes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 5 Solutions techniques 32 5.1 Diagramme FAST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 5.2 Robot collaboratif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 5.3 Choix du type de pr´ ehenseur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 5.4 Gestion de l’arriv´ ee du tube . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 5.5 D´ etection des extr´ emit´ es du tube . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 5.6 Gestion de l’arriv´ ee des connecteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 5.7 R´ ealisation de l’assemblage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 5.8 Contrˆ ole de l’assemblage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 5.9 D´ epˆ ot des tubes assembl´ es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 5.10 Comptage du nombre de tubes conformes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3 SOMMAIRE 6 Exp´ erimentations 58 6.1 Essais ` a l’Universit´ e de Li` ege . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 6.2 Essais chez ABB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 6.3 Essais chez M´ edi-Line . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 6.4 Essais chez les diﬀ´ erents fournisseurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 6.5 Plans de conception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 7 Solution globale 63 7.1 R´ ecapitulatif des composants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 7.2 ´ Etapes de fonctionnement . . . . uploads/Industriel/ devie-estimation-dessin-d-x27-ensemble.pdf