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MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE DIRECTION

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE DIRECTION GENERALE DES ETUDES TECHNOLOGIQUES INSTITUT SUPERIEUR DES ETUDES TECHNOLOGIQUES DE Jendouba DEPARTEMENT DE GENIE MECANIQUE Maintenance industriel Projet fin d’année (Bras manipulateur soudeur) Elaboré par : - Encadré par : Mr Harmi Firas Année universitaire : 2018/2019 Remerciement 1 Au terme de ce travail, nous tenons à exprimer notre profonde gratitude a notre cher professeur et encadrant Monsieur Harmi firas pour son suivi et pour son énorme soutien, qu’il na cessé de nous prodiguer tout a long de la période du projet. 2 Sommaire Introduction................................................................................................................................4 Chapitre1 : Bibliographie...........................................................................................................5 1. Définition de robotique..........................................................................................................5 2. Historique de robotique..........................................................................................................6 3. robot articulé..........................................................................................................................6  Domaines d'utilisation :.......................................................................................6  Fonctionnement :...........................................................................................................6 4. Les avantages de robot :........................................................................................................7 5. Avenir de robotique et le Dernier développement :...............................................................7 Chapitre2 : Analyse fonctionnelle............................................................................................10 1- Enoncé du besoin............................................................................................................10 2- Validation du besoin.......................................................................................................10 3- FAST................................................................................................................................11 4- Comparaison des solutions................................................................................................12 5-Tableau de méthode de soudage........................................................................................13 Chapitre3:Modélisation géométrique...................................................................................15 1-Vecteur position :..............................................................................................................15 2-Orientation :( sans poignet)...............................................................................................19 Conclusion................................................................................................................................21 3 Introduction Dans le cadre de l’élaboration de notre projet de fin d’année, nous avons été emmenés a concevoir un bras manipulateur soudeur. Notre professeur nous a offert la formidable opportunité d’étudier ce projet qui met à l’honneur bien évidement la robotique, une fusion parfaite de la mécanique de l’électronique et de l’informatique, mais aussi le travail d’équipe et la poursuite d’objectifs concerts. Nous sommes donc 3 étudiants mécaniciens à s’être lancé dans cette aventure avec pour seuls acquis nos connaissances scolaire et notre motivation. Le présent rapport est divisé en 3 parties relatives et pour terminer nous tirerons les conclusions de notre projet. 4 Chapitre1 : Bibliographie 1. Définition de robotique La robotique est l'ensemble des techniques permettant la conception et la réalisation de machines automatiques ou de robots. L'ATILF définit le robot de la manière suivante : « Appareil effectuant, grâce à un système de commande automatique à base de micro-processeur, une tâche précise pour laquelle il a été conçu dans le domaine industriel, scientifique, militaire ou domestique ». De cette définition découlent deux interprétations : la première serait de voir le robot comme une machine, qui possède des capteurs, un système logique et des actionneurs. Il est matériel. La deuxième laisse penser qu'un robot peut aussi être virtuel (voir Bot informatique). La robotique actuelle trouve des applications dans différents domaines (liste non exhaustive) :  la robotique industrielle,  la robotique domestique,  la robotique médicale,  la robotique militaire,  la robotique scientifique, par exemple pour l'exploration de l'espace (aérobot), des fonds marins (robots sous-marins autonomes), dans les laboratoires d'analyse (robotique de laboratoire)  la robotique de transport (de personnes et de marchandises), avec par exemple ROPITS (Robot for Personal Intellingent Transport System), Robosoft, RoboCourier... 5 2. Historique de robotique 1779: automate joueur d’échecs de Kemplen (humain caché à l’intérieur) Années1940: bras manipulateur de matière nucléaire 1954: télémanipulateur maître/esclave à motorisation électrique 1961: robot manipulateur industriel ROSE 1973: Shakey (SRI), robot mobile Années 1980/1990: robots mobiles (chenilles, roues, pattes) Années 1990: télémanipulation avec bras à retour d’effort Années 1990/2000: robots nettoyeurs, sous-marins d’intervention, pilotes de dirigeables (Alpha) 3. robot articulé Un robot articulé est un robot avec des axes rotatifs. Il est alimenté par une variété de moyens, y compris les moteurs électriques. Certains types de robots, comme les bras, peuvent être articulés ou non-articulés.  Domaines d'utilisation : Les robots articulés sont très utilisés dans le domaine de l'industrie. Ils permettent de réaliser du soudage, de l'assemblage et de la peinture.  Fonctionnement : Ils prennent les objets, dévissent les vis de capsules de bouteille, les décantent et les inspectent. Tous les robots le font avec une précision incroyable et la respectabilité qui résulte en des produits de qualité supérieure pour les clients. Dans les applications telles que la pulvérisation et de distribution, il y a l'avantage de moins de matériaux par la réduction des coûts de plus de pulvérisation et d'un meilleur contrôle du processus. Avec la robotique, il y a aussi le potentiel d'accroissement de la production du fait que les robots sont conçus pour un 6 fonctionnement continu. En fait, tous les travaux trop ennuyeux ou trop dangereux pour l'homme sont des candidats potentiels pour une solution robotique. 4. Les avantages de robot : Humain Robot Salaire Pas de salaire Congés Pas de congés Fragile Solide Malade Jamais malade (hors pannes) Sommeil Ne dort jamais Pause Pas de pause Gauche Très précis Discipline Obéissant 5. Avenir de robotique et le Dernier développement : * Robot poisson avec de vrais muscles (MIT) Une nouvelle méthode scientifique a été créée pour étudier la vie marine ! Les ingénieurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont construit un robot-poisson au nom de SoFi. SoFi ou Soft Robotic Fish permettra l’étude des créatures marines sans trop d’intervention humaine. Ce type d’invention devient de plus en plus important de nos jours. Avec des populations animales en décroissance causé par plusieurs facteurs, il est important de garder un œil sur la nature. 7 * Cerveaux de souris avec neurones humains (StemCells) Dans un proche avenir, les robots pourraient disposer de cerveaux de plus en plus proches du notre. Plusieurs expériences lient biologie et technologie de façon cybernétique avec l’objectif principal de fusionner les humains et les machines. 8 * Une machine apprend le langage humain (AIE) L’intelligence artificielle est probablement le champ le plus excitant de la robotique, mais également le plus controversé. Une telle intelligence inclurait notamment la capacité à apprendre, à raisonner, à utiliser le langage et à formuler des idées originales. Certains robots peuvent interagir socialement. Par exemple, Sonia un robot intelligence artificielle du AIE, reconnaît le langage corporel humain et l’intonation vocale et réagit en fonction. 9 Chapitre2 : Analyse fonctionnelle 1- Enoncé du besoin Dans le cadre de notre étude de maintenance industrielle nous choisissons de Réaliser un bras manipulateur soudeuse qui peut faire des opérations de soudage essentiellement MIG/MAG en quelques position. 2- Validation du besoin  A0  Pieuvre 10 Souder les tôles métalliques A0 We P R Ordre Odeur Tôle soudée Tôle non soudée Robot soudeur Robot soudeur Opérateur Tôle Nature de soudage Position de soudage Buse Source FP1 FS4 FS3 FS2 FS1 Poigné FS5 FP1 : Permettre l’opérateur de souder les tôles (Inox, Acier, Aluminium et fonte) FS1 : être compatible au paramètre de soudage FS2 : Adapte à l’énergie FS3 : être capable de souder des tôles en quelques position en citant (plat, angle droit, incliné) FS4 : avait la possibilité de faire le soudage MIG/MAG principalement FS5 : Rendre le mouvement de buse plus facile et plus libérer 3- FAST 11 FP1 : permettre l’operateur de souder les tôles automatiquement FT4 : Assurer 3 degré de liberté FT5 : Effectuer l’opération de soudage FT3 : Entrainé le corps 3 en rotation FT2 : Entrainé corps 2 en rotation FT1 : guider la bâti en translation pour la continuité du soudage Système vis écrou Vérin (FESTO) double effets Vérin électrique Servomoteur Vérin rotatif Servomoteur Vérin rotatif Rotule avec 2 servomoteurs Torche MIG\MAG Pince avec engrenage 4- Comparaison des solutions FT1 Solution Avantage Note Vérin électrique Période d’entretien Liberté de positionnement ++ Vérin FESTO Course assez long Maintenable +++ Système vis écrou Durée de vie long + FT2, FT3 Solution Avantage Note Servomoteur Flexible Plus précis +++ Vérin rotatif Flexible + FT5 Solution Avantage Note Pince avec engrenage Diminuer l’encombrement +++ Torche MIG\MAG Angle de soudage précis ++ 12 5-Tableau de méthode de soudage 13 6- Schéma cinématique : 14 Chapitre3:Modélisation géométrique 1-Vecteur position : OE=Oө1)R0+ө1ө2)R0+ө2ө3)R0+ө3E)R0 Oө1)R0=l0 x0 15 ө1ө2)R0=l1 y1 ө2ө3)R0= l2 Z2 16 ө3E)R0= l3 Z3 Z2= Z3 17 x1= x2 Y1= Y0 x1 )R0=Cosө1 x0 - Sinө1 Z0 Z1)R0= Cosө1 Z0 + Sinө1 x0 Y2)R0= Cosө2 Y1+ Sinө2 Z1 18 Z0 Z1 X0 Y0=Y1 X1 Y1 Y2 X1=X2 Z2 Z1 Z2 )R0= Cosө2 Z1-Sinө2 Y1= Cosө2* (Cosө1 Z0 + Sinө1 x0)- Sinө2 Y1 X3) R2= Cosө3 X2+ Sinө3 Y2 Y3) R2= Cosө3 Y2- Sinө3 X2 OE : Px= l0+ (l2+l3)*(Cosө2 Sinө1) Py= l1+ (l2+l3)*(-Sinө2) Pz= (l2+l3)*(Cosө2 Cosө1) 2-Orientation :( sans poignet) M0/3= M0/1* M1/2* M2/3 19 X2 Z2=Z3 Y3 Y2 X3 M0/1= cosө1 0 Sinө1 0 1 0 −Sinө1 0 cosө1 M1/2= 1 0 0 0 cosө2 −Sinө 2 0 Sinө2 cos ө2 M2/3= cos ө3 −Sinө3 0 Sinө3 cosө3 0 0 0 1 M0/3= cos ө3cos ө1+Sinө1 Sinө2Sinө3 −Sinө3cosө1+Sinө1Sinө2cosө3 Sinө1cosө2 cosө2Sinө 3 cos ө2cos ө3 −Sinө2 −Sinө1cosө3+Sinө3cosө1Sinө2 Sinө 1Sinө3+Sinө2cosө3cos ө1 cosө2cosө1 20 Conclusion Dans ce rapport nous avons exposé les étapes de conception et réalisation de notre bras manipulateur soudeur. Notre travail s’est déroulé sur trois étapes nous avons commencé par une étude de projet suivie de la proposition dune réalisation adéquate. Dans la deuxième phase nous avons spécifié les besoins fonctionnels qui doivent respecter le projet suivie par des diagrammes des cas d’utilisation. Dans la dernière phase nous avons concerné la conception du notre projet en utilisant la modélisation géométrique. Ce projet se situe en effet dans le cadre du projet de fin d’année de la deuxième année en génie uploads/Industriel/ rapport 17 .pdf