La Robotique - Technologie au Collège Pablo Picasso

La Robotique
Ressources – Les robots industriels
_______________________________________________________
Généralités sur les robots industriels.
Définition d’un robot industriel
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 )
Présentation
La robotique industrielle est officiellement définie par l'ISO comme un contrôle
automatique, reprogrammable, polyvalent manipulateur programmable dans trois
ou plusieurs axes.
Les applications typiques incluent des robots de soudage, de peinture et
d'assemblage. La robotique industrielle inspecte les produits, rapidement et
précisément.
Les robots industriels sont beaucoup utilisés en automobile. Leur conception nécessite une bonne connaissance et un
très haut niveau dans le domaine de l'ingénierie.
Définition
Un robot industriel est un système polyarticulé à l’image d’un bras humain souvent
composé de 6 degrés de liberté, 3 axes destinés au positionnement et 3 axes à
l’orientation permettant de déplacer et d'orienter un outil (organe effecteur) dans un
espace de travail donné.
On peut distinguer :
• les robots de peinture ou soudure largement utilisés dans l'industrie
automobile,
• les robots de montage de dimension souvent plus réduite,
• les robots mobiles destinés à l’inspection souvent associé à de l’intelligence
artificielle et capables, dans certains cas, de prendre en compte
l’environnement.
Un robot se compose d'une partie mécanique, le bras lui même, d'une armoire de
commande composée d'une unité centrale qui pilote les électroniques de commande d'un ou plusieurs axes qui en
assure l’asservissement, de variateurs de vitesse et d'un langage de programmation spécialisé qui permet de
commander le robot (LM développé par l'Ensimag Grenoble, langage Adept type basic) qui intègre un
transformateur de coordonnées pour transformer une valeur cartésienne en données codeur du moteur.
Certains robots disposent d'un mode d'apprentissage qui permet de répéter les mouvements réalisés librement à la
main, l'élément essentiel étant la fidélité la capacité du robot à atteindre successivement la même position dans une
tolérance définie, une procédure de calibration permet de reprendre le zéro de chacun des axes. Ils peuvent être
associés à un système de vision artificielle qui leur permet de corriger les déplacements.
Pour des raisons de sécurité, ces robots sont protégés par des cages ou des carters pour interdire à l'homme de les
approcher de trop près.
Domaines d'utilisation
• Les robots industriels ont d'abord été développés pour intervenir dans les milieux à risques (nucléaire, forte
corrosion...)
• Ils servent aussi beaucoup dans le maniement d'objets lourds.
• Le petit assemblage de précision sur des petites séries.
Les robots polaires
On appelle robot polaire les robots ayant uniquement des articulations de type rotoïde. Pour pouvoir déplacer et
orienter l'organe effecteur dans toutes les directions en 3D, un tel robot a besoin de 6 axes : 3 pour le déplacement, 3
pour l'orientation. Dans un environnement à 2 dimensions, il suffit de 3 axes : 2 pour le déplacement, 1 pour
l'orientation.
Exemples d'utilisation
• en 2D : vérins d'éjection ou aiguillages. L'axe vertical est la pesanteur.
• en 3D : robots d'assemblage, de soudure, robots manipulateurs...
Types de robots industriels
• Certains robots sont programmés pour exécuter fidèlement des actions spécifiques répétitives. Ils sont
programmés avec un haut degré de précision.
• D'autres robots sont beaucoup plus flexibles. Ils sont par exemple utilisés en peinture.
L'intelligence artificielle est en passe de devenir un facteur important dans la robotique industrielle.
Les robots cartésiens
On appelle robot cartésien les robots ayant des articulations de type prismatique pour le déplacement de l'outil, mais
forcément 3 rotoïdes pour l'orientation de celui-ci. Pour pouvoir déplacer et orienter l'organe effecteur dans toutes
les directions en 3D, un tel robot a besoin de 6 axes : 3 prismatiques pour le déplacement, 3 rotoïdes pour
l'orientation. Dans un environnement à 2 dimensions, il suffit de 3 axes : 2 pour le déplacement, 1 pour l'orientation.
Fonctionnement
Certains robots utilisent des moteurs électriques, d'autres utilisent des vérins hydrauliques. Les premiers sont plus
rapides, ces derniers sont plus forts et avantageux dans des applications telles que la pulvérisation de peinture.
Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Robotique_industrielle
Paris, 12 avril 2007
Le robot industriel le plus rapide du marché
Des chercheurs du CNRS et de la fondation espagnole Fatronik ont conçu un robot manipulateur deux fois plus
rapide que tous les robots existants. Pour cela, ils ont travaillé à la fois sur la forme du robot et sur son système de
commande. Ce résultat n'a pas manqué d'intéresser l'industrie. Le robot, baptisé Adept Quattro, du nom de la société
productrice et à cause de ses quatre bras, vient d'arriver sur le marché. Plusieurs centaines de commandes sont déjà
passées par les industries de l'agro-alimentaire, de la santé, de la beauté etc.
Le Laboratoire d'informatique, de robotique et de micro-électronique de Montpellier (LIRMM, CNRS/Université
Montpellier 2) travaille depuis de nombreuses années à la création de prototypes, dans le domaine des robots
parallèles. Ces robots manipulateurs sont constitués de plusieurs « bras », ou chaînes cinématiques reliant leur base à
leur partie mobile. Ils sont employés dans diverses industries sur des chaînes où ils manipulent de petits objets.
Depuis six ans, le LIRMM s'est associé avec la Fundación Fatronik, un centre de recherche appliquée du Pays basque
espagnol, pour concevoir et commander des robots manipulateurs. Les chercheurs ont imaginé une solution à la fois
innovante et compatible avec les contraintes de l'industrie. Innovante de par la forme générale du robot : il comporte
quatre bras manipulateurs d'ergonomie différente de celle du bras unique classique, plus proche du bras humain. Les
chercheurs ont notamment réalisé des calculs d'optimisation de la dimension de chaque composant pour obtenir une
accélération maximale. Leur solution est adaptée aux contraintes de l'industrie grâce au système de commande du
robot, qui limite les vibrations et, ainsi, le temps nécessaire au robot pour déposer une pièce à un endroit précis.
Résultat : le prototype peut manipuler 240 pièces par minute et atteint des accélérations de 200 mètres par seconde
carrée avec des charges de deux kilogrammes, contre 100 mètres par seconde carrée et un kilogramme pour les
robots actuels.
Grâce à ces performances, le prototype du LIRMM a convaincu Adept, l'un des leaders mondiaux de la robotique,
de produire ce robot à l'échelle industrielle. Depuis six mois, chercheurs et industriels ont travaillé à ce transfert de
technologie qui vient d'aboutir à la mise sur le marché du robot. Baptisé Adept Quattro, il est destiné à toutes les
applications où l'on souhaite déplacer des objets et les conditionner, particulièrement dans les secteurs de
l'agroalimentaire, de la santé et de la beauté, ainsi que de l'électronique. Plusieurs centaines de commandes sont déjà
passées, pour un robot dont le coût varie entre 30 000 et 50 000 euros suivant le travail d'intégration à réaliser dans
l'installation industrielle.
Source : http://www.zonerobotique.com
BREVET DU PREMIER ROBOT INDUSTRIEL
Un inventeur indépendant, George C. De Vol, développe et brevette aux États-Unis, en 1954, un système
d'enregistrement magnétique capable de commander les opérations d'une machine. Pour le vendre, il crée, avec
l'ingénieur Joseph F. Engelberger, la première entreprise de robotique, Unimation Inc. Le premier « Unimate » est
vendu en 1961 à General Motors. Puis, d'autres techniciens perfectionnent la commande de robots par
enregistrement. Ce procédé sera largement utilisé pour la manutention de moulages, la soudure multipoints ou la
peinture au pistolet d'une carrosserie : opérations complexes que l'enregistrement analogique permet d'automatiser
de façon simple, en imitant les gestes humains, alors qu'elles seraient difficiles et coûteuses à programmer de façon
numérique.En revanche, une machine-outil n'a que quelques axes qu'il est plus aisé de modéliser
mathématiquement. Dans la ligne des recherches menées durant la Seconde Guerre mondiale, divers ingénieurs
développent alors des systèmes numériques et trouvent des partenaires de poids à l'U.S. Air Force et au M.I.T.
(Massachusetts Institute of Technology). Dans les années 1950, un programme américain réalise, autour de
l'ordinateur Whirlwind, des machines-outils à commande numérique ; de nombreux spécialistes s'y forment, qui
essaimeront dans l'industrie.