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- - Institut Universitaire de Technologie de TOURS Département Génie Electrique

- - Institut Universitaire de Technologie de TOURS Département Génie Electrique et Informatique Industrielle Mini projet d’Informatique Industrielle Le robot Tergane Brahim EL GHOUL Thibaud LEVRARD Groupe A2 - Promotion 2004 2006 M. Pierre POISSON Institut Universitaire de Technologie de TOURS Département Génie Electrique et Informatique Industrielle Mini projet d’Informatique Industrielle Le robot Tergane Brahim EL GHOUL Thibaud LEVRARD Groupe A2 - Promotion 2004 2006 M. Pierre POISSON S S o o m m m m a a i i r r e e Sommaire _________________________________________________________________5 Introduction _______________________________________________________________4 1. Présentation générale de la maquette _______________________________________5 1.1. Technologie des actionneurs et préactionneurs____________________________________5 1.2. Entrées/sorties ______________________________________________________________5 1.3. Module de communication série________________________________________________6 1.4. Format des trames de communication___________________________________________6 2. Cahier des charges ______________________________________________________8 2.1. Fonctionnement escompté_____________________________________________________8 2.2. Environnement______________________________________________________________8 2.3. Contraintes matérielles _______________________________________________________8 2.4. Planning ___________________________________________________________________9 3. Réalisation du programme_______________________________________________10 3.1. Description graphique _______________________________________________________10 3.2. Analyse globale_____________________________________________________________15 3.3. Analyse fonctionnelle________________________________________________________17 3.4. Résumé de l’analyse_________________________________________________________23 Conclusion _______________________________________________________________27 Table des illustrations_______________________________________________________28 Annexes__________________________________________________________________29 4 I I n n t t r r o o d d u u c c t t i i o o n n Il nous à été proposé dans le cadre de la matière Informatique Industrielle de réaliser un projet. L’objectif de ces projets est la réalisation par les étudiants d’un programme lié à l’industrie. Trois séances nous ont permis de mener à bien ce projet, ceci en relative autonomie. Pour notre part nous avons choisi de réaliser la commande d’un bras manipulateur, la pince Tergane. Vétuste mais toujours fonctionnelle, nous explicitons dans ce dossier la démarche que nous avons suivie pour élaborer notre projet. Dans une première partie nous présenterons la pince, puis dans une seconde nous définirons le cahier des charges. Enfin nous étudierons la composition du programme. 5 1. Présentation générale de la maquette Une présentation succincte du bras manipulateur va être faite ici. On verra la technologie des actionneurs et préactionneurs, les différentes entrées sorties, la communication série et le format des trames de communication. 1.1. Technologie des actionneurs et préactionneurs Les préactionneurs1 et actionneurs2 du bras manipulateur sont de types électriques. Ils sont majoritairement commandés de façon binaire, soit il y a une tension et l’actionneur est activé, soit il n’y a pas de tension et l’actionneur ne se déplace pas. La base du bras, le coude, le poignet et l’épaule sont tous commandés de cette manière. Il est bon de préciser que les commandes envoyées au robot sont ensuite soumises à un traitement ; un asservissement de position est effectué afin que la pince soit précise. La pince n’est pas commandée de façon binaire. Il est en effet possible de régler la vitesse à laquelle celle-ci s’ouvre ou se ferme. Ceci est réglable par l’intermédiaire de la trame que l’on enverra au robot. 1.2. Entrées/sorties On l’a vu précédemment, il y a cinq composants que l’on peut commander : la base, l’épaule, le coude, le poignet et la pince. Figure 1. Emplacement des éléments 1 Interface entre la partie commande et les actionneurs 2 Transforment l’énergie reçue en énergie utile 6 Ces composants sont commandés par le biais de trames que l’on envoie au robot grâce à la liaison série. Les deux parties suivantes permettent de rappeler les paramètres de la liaison série et le format des trames requis par le robot. 1.3. Module de communication série Pour pouvoir communiquer correctement, les paramètres suivant devront être définis dans notre programme. Le robot à une interface de réception de trame avec des paramètres bien définis. Si l’on veut pouvoir communiquer avec ce dernier, il nous faut impérativement régler ces paramètres dans notre logiciel. - Vitesse de communication : - parité : - bit de stop : - AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA 1.4. Format des trames de communication Après avoir configuré notre logiciel pour qu’il puisse communiquer avec la pince, il nous faut utiliser le format des trames qui a été défini par les constructeurs du robot. Sans quoi le logiciel ne pourrait pas reconnaître nos requêtes. On a deux types de trames différentes, une pour les éléments commandés de façon binaire et une autre pour l’élément commandé analogiquement (la pince). 1.4.1. Trame analogique La trame suivante permet d’ouvrir et fermer la pince à différentes vitesses. P ± Y Y Y « P » permet au module gestion des trames du robot de savoir que l’on veut agir sur la pince. « ± » définit si l’on veut fermer (+) ou ouvrir la pince (-). « YYY » est un nombre qui définit la vitesse de fermeture de la pince. Ce nombre varie de 0 (lent) à 450 (rapide). La pince saisit les objets et un mécanisme permet de ne pas les écraser. Un capteur détecte que la pince à suffisamment exercé de pression sur l’objet. 7 1.4.2. Trames binaires On a la trame suivante : X ± Y Y Y - « X » est ici une lettre qui représente soit la Base (B), le Coude (C), l’Epaule (E), le poignet (F), - « YYY » est un nombre qui varie selon l’élément. Ce nombre permet de définir à quel endroit se déplacera la pince. Le tableau suivant définit les variations qui peuvent être appliquées. A noter que l’on varie entre la partie positive et négative grâce au caractère situé entre le « X « et les « YYY ». Elément Représentation Extrémité négative Extrémité positive Base B - 490 510 Epaule E - 511 360 Coude C - 495 3 Poignet F - 440 205 Pince P - 450 + 450 Figure 2. Récapitulatif de la valeur des trames 8 2. Cahier des charges On va ici décrire le cahier des charges que nous avons défini pour le fonctionnement du bras manipulateur. On exposera l’objectif visé du système et les différentes contraintes liées au matériel et à l’environnement. 2.1. Fonctionnement escompté A l’origine nous désirions que notre projet soit développé dans un processus industriel ; le robot Tergane pourra être utilisé comme bras manipulateur. Pour lui permettre une autonomie maximale, un mode manuel s’avère plus que nécessaire. Ce mode manuel autorise tous les mouvements possibles de manière aisée et précise. Dans un second temps, il serait intéressant d’aller plus loin en intégrant une manette de commande qui remplacerait la souris ou le clavier. Comme toute application industrielle, un mode initialisation est nécessaire pour faciliter le maniement du bras par l’utilisateur ; ceci malgré la mise en référence automatique du robot Tergane à sa mise sous tension. Un troisième et dernier mode devra permettre une évolutivité optimale au niveau des cycles, se sera le mode apprentissage. Ce mode permet à l’opérateur de réaliser un cycle quelconque préenregistré. En effet, ce mode enregistre le nom d’un cycle (que l’opérateur choisit) et les mouvements réalisés pendant la séquence d’apprentissage. Ensuite ce cycle peut être choisi et réalisé par l’opérateur indéfiniment. Après consultation du cahier des charges du robot Tergane, nous avons constaté que celui-ci nous envoie un message afin de valider la bonne ou la mauvaise réception des trames envoyées : « message correct » ou « message incorrect ». On réutilise ces dernières afin de suivre la justesse des différentes informations qui transitent par la liaison série. Le message de la trame envoyé par Tergane sera affiché sur le pupitre de commande. 2.2. Environnement La pince a pour but d’être utilisée en milieu industriel. Le logiciel doit donc être clair, concis et fiable. Une erreur de programmation pourrait entrainer l’arrêt d’une chaîne de production par exemple. 2.3. Contraintes matérielles Le module Tergane est, comme on l’a dit, vétuste. Certains moteurs offrant un degré de liberté au bras manipulateur ne fonctionnent plus correctement. Le robot possède des bugs intempestifs qui bloquent le fonctionnement de tous les actionneurs. Nous ne sommes pas parvenus à localiser l‘origine de la panne. Nous devions dans ce cas interrompre et rétablir l’alimentation du robot jusqu'à que celui- ci se réinitialise automatiquement. 9 Ainsi il n’est plus possible d’effectuer la rotation définie dans la documentation technique. Il faudra prendre en compte cette vétusté et veiller à ne pas l’aggraver. 2.4. Planning Le planning suivant à été réalisé : Tâches réalisées 1 2 3 4 Programmation affichage des trames émises par Tergane et bouton d'initialisation Programmation des différents mouvements recti- fication des positions prédéfinies dans le CDC Test et modifications des mouvements et fin du mode apprentissage Fin et test du mode apprentissage Planning prévu Planning réelle Figure 3. Planning Nous nous sommes aperçus que le temps prévu pour réaliser le programme était relativement cours. 10 3. Réalisation du programme Plusieurs parties vont ici nous permettre de décrire le fonctionnement du programme. Nous verrons tout d’abord comment se présente graphiquement le logiciel, puis nous expliciterons le fonctionnement global et enfin les sous fonctions utilisées. 3.1. Description graphique On présente ici la partie graphique du logiciel. Des idées d’améliorations vont être faite ; la plupart du temps, ces améliorations auraient pu être faites sans difficulté. Voici l’ensemble des éléments qui composent notre logiciel. Les différents éléments seront activés ou désactivés au cours de l’utilisation du logiciel. Figure 4. Récapitulatif uploads/Industriel/ manipulateur.pdf