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1 GPA546 Robots industriels GPA546 Robots industriels Ahmed Joubair, ing., Ph.D

1 GPA546 Robots industriels GPA546 Robots industriels Ahmed Joubair, ing., Ph.D. Chargé de cours, ÉTS Ahmed Joubair, ing., Ph.D. Chargé de cours, ÉTS 2 3 Définition d’un robot industriel Définition d’un robot industriel 4 Définition d’un robot industriel (suite) Définition d’un robot industriel (suite) 5 Définition d’un robot industriel (suite) Définition d’un robot industriel (suite) Robot manipulateur industriel (ISO 8373) : Robot manipulateur industriel (ISO 8373) : une machine, un mécanisme constitué normalement d’une série de segments qui sont reliés par un joint assurant une rotation ou une translation relative entre segments, dont le but est de prendre et déplacer des objets (pièces ou outils) avec plusieurs degrés de liberté. Il peut être commandé par un opérateur, une unité de commande électronique ou un système logique (dispositif à cames, relais, câbles, etc.). sériel sériel parallèle parallèle 6 Encadrement Encadrement 7 Ahmed Joubair Ahmed Joubair Mes coordonnées Mes coordonnées Courriel : cc-ajoubair@etsmtl.ca Local: A3570 Chercheur au Laboratoire de Commande et de Robotique Chercheur au Laboratoire de Commande et de Robotique 8 Laboratoire de Commande et de Robotique Laboratoire de Commande et de Robotique 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Sériel vs Parallèle Sériel vs Parallèle 19 Robot sériel vs robot parallèle Robot sériel vs robot parallèle espace atteignable  espace atteignable rigidité  vitesse  précision  rigidité  vitesse  précision 20 Simulateurs Simulateurs 21 Machines outils Machines outils 22 Robots industriels Robots industriels 23 Robots industriels (suite) Robots industriels (suite) 24 Robots à câbles Robots à câbles 25 Interfaces haptiques Interfaces haptiques 26 Robots médicaux Robots médicaux 27 Robots parallèles : Exemple 1 Robots parallèles : Exemple 1 Robot de transfert Tripteron (Université Laval) Robot de transfert Tripteron (Université Laval) Très, très simple !!! 28 Robots parallèles : Exemple 2 Robots parallèles : Exemple 2 Robot de transfert FlexPicker (ABB) Robot de transfert FlexPicker (ABB) Très, très rapide !!! 29 Robots parallèles : Exemple 3 Robots parallèles : Exemple 3 Robot Quattro (Adept Technology) Robot Quattro (Adept Technology) Trop rapide !!! 30 Robots parallèles : Exemple 4 Robots parallèles : Exemple 4 µ-Delta robot (CSEM) µ-Delta robot (CSEM) Très, très rapide !!! 31 Robots parallèles : Exemple 5 Robots parallèles : Exemple 5 Robot de transfert Hexa (IWF) Robot de transfert Hexa (IWF) 50 g d’accélération !!! 32 Centre d’information : ParalleMIC Centre d’information : ParalleMIC www.parallemic.orgIndustrie  Académie www.parallemic.org  1300+ visiteurs par mois  articles  bases de données  forum  répertoires, etc. Industrie  Académie 33 Mecademic Mecademic 34 Plan de cours (Site Web du cours) Plan de cours (Site Web du cours) 35 Objectifs spécifiques Objectifs spécifiques Technologie Technologie – interprétation des termes d’une fiche technique ; – choix d’un robot industriel ; – connaissance des accessoires disponibles. 36 Objectifs spécifiques (suite) Objectifs spécifiques (suite) Programmation et modélisation Programmation et modélisation – programmation des robots industriels ; – environnement 3D ; – modèle géométrique d’un robot ; – lien entre la théorie et la pratique. 37 Stratégies pédagogiques Stratégies pédagogiques Cours magistral Laboratoire Travail personnel Cours magistral – trois heures de présentation ; – exemples faisant le lien entre la théorie et la pratique. Laboratoire – projets concrets sur des robots industriels ; – support personnalisé. Travail personnel – exercices avec solutionnaire à la fin des chapitres ; – projets à réaliser. 38 Cellule robotisée à l’ÉTS (A-0610) Cellule robotisée à l’ÉTS (A-0610) 39 Cellule robotisée à l’ÉTS (A-0610) Cellule robotisée à l’ÉTS (A-0610) 40 Évaluation Évaluation Projet 1 : Mon premier programme 2 % Projet 2 : Programmation de base 15 % Projet 3 : Cinématique d’un robot et vérification 10 % Projet 4 : Programmation avancée 13 % Intra : 25 % Final : 35 % Sécurité : Sécurité : Non-respect = SANCTIONS!!! 41 Documentation Documentation Manuel de cours (fichier PDF) La documentation de ABB (fichiers PDF) 42 Documentation ABB Documentation ABB Présentation de RAPID (244 pages) RAPID Instructions, fonctions et types de données (1158 p.) RAPID KERNEL (120 pages) Manuel d’utilisation – IRC5 avec FlexPendant (370 pages) Manuel d’utilisation – RobotStudio Online (260 pages) Manuel d’utilisation – RobotStudio (548 pages) disponible en plusieurs langues mise à jour continuellement (mais avec un délais) traduction parfois imparfait… (de « Swenglish » en français) 43 Documentation ABB Documentation ABB – To specify any type, use TYPE_ALL. – Pour spécifier un type, utilisez TYPE_ALL. – A return from the error handler can then take place in various ways. – Un retour au gestionnaire d’erreurs pourra alors se faire de diverses façons. 44 Présentations durant le cours Présentations durant le cours Prise de notes fortement suggérée Beaucoup d’exemples Informations supplémentaires Commentaires et questions bienvenus 45 Cours 1 : Introduction Cours 1 : Introduction 46 Définition d’un robot industriel (suite) Définition d’un robot industriel (suite) 47 Définition d’un robot industriel (suite) Définition d’un robot industriel (suite) Robot manipulateur industriel (ISO 8373) : Robot manipulateur industriel (ISO 8373) : une machine, un mécanisme constitué normalement d'une série de segments qui sont reliés par un joint assurant une rotation ou une translation relative entre segments, dont le but est de prendre et déplacer des objets (pièces ou outils) avec plusieurs degrés de liberté. Il peut être commandé par un opérateur, une unité de commande électronique ou un système logique (dispositif à cames, relais, câbles, etc.). sériel sériel parallèle parallèle 48 Classification des robots sériels Classification des robots sériels Cartésien Cartésien Polaire Polaire Cylindrique Cylindrique Anthropomorphique Anthropomorphique SCARA SCARA 49 0.5xGPA546 = Bras robotiques (sériels) 0.5xGPA546 = Bras robotiques (sériels) Robotique dans la région de Montréal Pratt & Whitney Canada L-3 MAS Messier-DowtyGE Canada Bombardier Aéronautique Bombardier Produits Récréatifs Bell Helicopter Textron  AV&R, AxiumJabez Technologies Conseil national de recherches Canada CNRC IREQHydro-QuébecAgence spatiale canadienne CAE Mechtronix Kinova, Robotics Design, etc.  Pratt & Whitney Canada (ébavurage, transfert de matériel, etc.)  L-3 MAS (grenaillage, polissage, etc.)  Messier-Dowty (polissage de trains d’atterrissage)  GE Canada (plus de 130 robots)  Bombardier Aéronautique (rivetage)  Bombardier Produits Récréatifs  Bell Helicopter Textron  AV&R, Axium, et autres intégrateurs  Jabez Technologies (Robotmaster)  Conseil national de recherches Canada (CNRC)  IREQ (Hydro-Québec)  Agence spatiale canadienne  CAE, Mechtronix  Kinova, Robotics Design, etc. 50 51 Robots sériels : Exemple 1 Robots sériels : Exemple 1 Robot chirurgical Da Vinci (Intuitive Surgical) Robot chirurgical Da Vinci (Intuitive Surgical) 52 Robots sériels : Exemple 2 Robots sériels : Exemple 2 Robot de découpage KR15 (KUKA) Robot de découpage KR15 (KUKA) 53 Robots sériels : Exemple 3 Robots sériels : Exemple 3 Quatre robots – un contrôleur (ABB) Quatre robots – un contrôleur (ABB)  Motoman  Fanuc  ABB  KUKA  Stäubli  Denso  Nachi  Kawasaki  … Fabricants de robots industriels Fabricants de robots industriels 54 Aucun langage de programmation universel Peu de logiciels de simulation universels et très chers (DELMIA, Robotmaster, EASY-ROB, etc.) 55 Espace cartésien 3D Espace cartésien 3D degrés de liberté pose Max. 6 degrés de liberté (3 translations + 3 rotations  pose) Représentation de l’orientation (!) Systèmes de coordonnés 56 Espace cartésien 3D (suite) Espace cartésien 3D (suite) Fixer des référentiels sur les corps Matrice homogène (H) x x x x y y y y z z z z n o a p n o a p = n o a p 0 0 0 1             Horientation orientation position position a n o x y z p 57 Espace cartésien 3D (suite) Espace cartésien 3D (suite) Degré de liberté (ddl) du robot (nombre d’axes) DDL de l’effecteur Degré de liberté (ddl) du robot (nombre d’axes) DDL de l’effecteur # moteurs (axes) = # ddl du robot Robots redondants Robots redondants 58 Espace cartésien 3D (suite) Espace cartésien 3D (suite) « Le robot doit visiter une position dans l’espace » L’effecteur du robot doit se rendre à une pose donnée par rapport au référentiel de la base. 59 Espace de travail Espace de travail Robots découplables Robots découplables orientations + translations orientations + translations 60 Espace de travail (suite) Espace de travail (suite) Robots découplables Robots découplables (suite) « inline wrist » 61 Espace de travail (suite) Espace de travail (suite) Robots non-découplables Robots non-découplables « offset wrist » 62 Cinématique directe Cinématique directe Solution unique obtenue de façon triviale variables articulaireslocalisation variables articulaires  localisation H = HHH…H H = H1H2H3…Hn 63 Cinématique inverse Cinématique inverse Nécessaire pour le suivi de trajectoires Très difficile à résoudre (16 ou 40 solutions) Découpler pour simplifier localisation variables articulaires localisation  variables articulaires 64 Historique Historique 65 Historique Historique 1961 (UNIMATE) 1961 (UNIMATE) 1973 (KUKA) 1973 (KUKA) 1973 (ABB) 1973 (ABB) 1960 (AMF) 1960 (AMF) 1978 (UNIMATE) 1978 (UNIMATE) 66 Historique Historique 1973 (ABB) 1973 (ABB) S2 : 1983 – 1991 S3 : 1987 – 1996 S4 : 1994 – 1997 S4C : 1996 - 2001 S4P : 1998 - 2003 S4Cplus : depuis 2000 S4Pplus : depuis 2002 S1 : 1974 – 1982 IRC5 : depuis 2004 67 uploads/Industriel/ presentation-01.pdf