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Modélisation d’un robot pour une tâche précise Page 1 1-Introduction : Quand on

Modélisation d’un robot pour une tâche précise Page 1 1-Introduction : Quand on parle de robotique, plusieurs idées viennent à l’esprit de chacun de nous. Historiquement, nous pourrions nous référer aux premiers concepts et automates de l’antiquité ou aux premiers robots comme à des personnages de la mythologie. C’est au siècle dernier que l’éclatement de la robotique industrielle a amorcé l’explosion des thèmes de recherche. A cette époque les robots étaient conçus en respectant les contraintes imposées par le milieu industriel, comme la respectabilité et la précision dans la réalisation des tâches, c’est avec les développements scientifiques, spécifiquement de l’électronique et de l’informatique mais aussi automatique, mathématique, mécanique, matériaux, que la technologie robotique a progressé. Les robots actuels sont dotés d’une intelligence qui leur donne une certaine autonomie qui va leur permettre de se diffuser dans de nouveaux domaines. a .Définitions : Un robot est un système mécanique poly-articulé, mû par des actionneurs et commandé par un calculateur, qui est destiné à effectuer une grande variété de tâches. Un robot est un dispositif mécatronique (alliant mécanique, électronique et informatique) accomplissant automatiquement des tâches diverses. C’est une machine intelligente fonctionnelle qui nécessite une autonomie de mouvements. b. Historique : L'origine du mot robot est issue du grecque "Robota" qui signifie travail forcé.  1947 : premier manipulateur électrique téléopéré.  1954 : premier robot programmable.  1961 : apparition d'un robot sur une chaîne de montage de General Motors.  1961 : premier robot avec contrôle en effort.  1963 : utilisation de la vision pour commander un robot.  1973 : premier robot à 6 axes entrainés de façon électromécanique par Kuka Famulus.  1985 : imaginé un robot Delta par Reymond Clavel possède un bras de manipulation formé de 3 parallélogrammes. 2-Description d’une application robotisée industrielle : a. Description de cellule robotisée : (i) qu’est-ce qu’une cellule robotisée ? Une cellule robotisée est un ensemble d’un ou plusieurs robots et d’éléments permettant de réaliser une tâche. Il en existe une multitude sur le marché aujourd’hui et sont de plus en plus évoluées. Modélisation d’un robot pour une tâche précise Page 2 (ii) cellule robotisée : Il y a par exemple la cellule robotisée de soudage par points qui est utilisée dans l’industrie automobile, elle a pour but d’assembler des pièces de tôlerie extérieures d’un véhicule en les soudant. Il y existe aussi une cellule robotisée de palettisations de coupelles pour le secteur de l’agroalimentaire, qui sert à palettiser ou à ranger des coupelles de sauces dans des cartons ; de finition de futs, pour la plasturgie, qui a pour but de décharger une presse d’extrusion soufflage, ébavurer et contrôler les futs ; de soudages de clayettes en inox pour l’industrie mécanique, dont la mission est de placer, de figer et de souder les éléments qui composent la clayette. Il existe également une cellule robotisée de goujonnage pour le secteur de l’industrie électrique, électromécanique et électronique dont le besoin est de souder automatiquement des goujons un équipement électroménager ; de palettisation de sacs pour la chimie pour palettiser des sacs de poudre non standard et de vissage avec contrôle caméra qui sert à visser un goujon automatiquement dans une bride qui n’a pas de position connue. b-critère du choix du robot : Le critère de choix principal pour un robot industriel est le domaine d’application. En fonction de la tâche finale du robot, on pourra choisir parmi ces quatre principaux types de robots : articulé, cartésien, SCARA ou parallèle. o Les robots cartésiens effectuent uniquement des déplacements sur des axes linéaires, ce qui les rend très rentables et faciles à programmer. Ils sont parfaitement adaptés pour effectuer des tâches répétitives, comme par exemple décharger des machines. Leur principal avantage est de permettre une précision de positionnement élevée dans tout l’espace de travail. Par exemple, la plupart des machines de mesure tridimensionnelle sont fabriquées avec Modélisation d’un robot pour une tâche précise Page 3 cette structure. De plus, la modularité de la structure permet de réaliser des robots de taille importante qui permettent, entre autres, d’asservir toutes les machines d’une île de production. Pour donner quelques exemples d’application, vous pouvez utiliser les robots cartésiens pour les opérations d’assemblage qui nécessitent un positionnement très précis, pour l’asservissement des machines-outils (chargement/déchargement des pièces usinées et changement d’outil) et les opérations de pick-and-place pour les presses à injecter. Si vous travaillez avec des charges plus lourdes que la moyenne, vous devriez considérer les robots cartésiens de type portique. Plus imposant, ce type de robot a un payload et une portée plus élevés. o Les robots SCARA travaillent le long d’axes verticaux en effectuant des rotations sur un même plan. Ils sont plus rapides et plus flexibles que les robots cartésiens. Ils sont notamment remarquables pour leur capacité à effectuer des opérations d’insertion verticale en utilisant uniquement le déplacement de l’axe Z. La configuration de ce robot permet d’avoir des structures simples et peu coûteuses. En effet la plupart des robots SCARA sont fabriqués avec seulement quatre degrés de liberté et sont utilisés pour des opérations d’assemblage simples qui n’exigent pas une capacité complète d’orientation des pièces manipulées. Pour ces tâches, le robot SCARA sera plus précis (respectabilité des tâches) et moins onéreux que les robots articulés. En revanche, si votre application nécessite six degrés de liberté pour l’orientation complète des pièces, il devient plus pratique de se tourner vers un robot de type articulé qui permettra une plus grande flexibilité opérationnelle. Modélisation d’un robot pour une tâche précise Page 4 o Le robot à bras articulé est construit sur le principe d’un bras humain. Il est composé d’une succession de joints, chaque joint lui donnant un degré de liberté (de 4 à 7 DOF). Cette structure très flexible lui donne la capacité d’atteindre n’importe quelle position et orientation dans son enveloppe de travail, malgré les obstacles. Cette structure de robot est utilisée pour un large éventail d’applications : – soudage à l’arc – soudage par points – manipulation du matériel – alimentation / chargement de machine Ils sont cependant plus difficiles à programmer que les autres robots et sont également plus chers. On les trouve de plus en plus en version collaborative (cobot). o Les robots parallèles sont construits à partir de parallélogrammes articulés reliés à une base commune. Parmi les robots parallèles, on trouvera surtout des robots Delta, parfois appelés robots Spider. Cette configuration de robot est capable de mouvements délicats et précis. Ils offrent des mouvements très dynamiques et sont la solution idéale pour les tâches d’assemblage et d’emballage à faible charge utile, ou pour les opérations de pick-and-place sur des objets légers (de 10 g à 1 Kg). Ces robots industriels sont très utilisés dans l’industrie agroalimentaire, l’industrie pharmaceutique et électronique. Modélisation d’un robot pour une tâche précise Page 5 b. Programmation du robot : La programmation du robot peut se faire de plusieurs manières, par apprentissage, en hors ligne ou par auto-apprentissage. Il existe, pour différents métiers, des logiciels d’applications dédiés (par ex. : peinture, soudure…) prenant en compte les spécificités du processus.  Programme par apprentissage Les trajectoires du robot sont apprises manuellement, c’est-à-dire à l’aide du pupitre de programmation. L’opérateur déplace le robot au point désiré et enregistre sa position, puis il va générer de cette façon tous les points de la trajectoire en indiquant la vitesse de déplacement et le style de trajectoire (linéaire ou courbe…). Dans le déroulement du cycle, le programmeur intègre des appels processus (ex. : allumage d’arc en soudure, fermeture d’une pince, ouverture du pistolet de peinture…). Ce type de programmation est très courant ; cependant, comme il se fait avec le robot dans l’atelier, il nécessite l’arrêt de la cellule en production.  Programme hors ligne Pour éviter les arrêts de production, on choisira la programmation hors ligne sur un logiciel PC où les points de la trajectoire sont calculés ou sont issus d’une simulation. Dans ce cas, les logiciels proposés permettent :  de simuler graphiquement sur PC le programme robot (vue du robot en mouvement à l’écran, vérification du temps de cycle)  de créer ou d'éditer les programmes  de transférer des programmes robot du PC à l’armoire de commande  Programmation par auto-apprentissage Une nouvelle fonction brevetée d’auto-apprentissage de trajectoire par le robot pour les opérations de finition telles que polissage, ébavurage, ponçage, meulage... existe également. Cette solution, qui combine le pilotage en effort du robot associé à une interface utilisateur simplifiée, permet de diminuer de façon significative les délais et les coûts liés aux programmations, et peut être utilisée pour tous les processus avec contact (métallurgie, mécanique, fonderie, plasturgie…). 3-Emplacement du robot : a. Modèle géométrique du robot : -Modèle géométrique direct : Le modèle géométrique direct permet de déterminer la position et l’orientation de l’organe terminal du manipulateur par rapport à un repère de référence en fonction des variables articulaires, le modèle s’écrit : X=T(q) Où     elles opérationn iables x x x X es articulair iables q q q q T m uploads/Industriel/ robotique 1 .pdf