Cours1 Rob [PDF]

Zitiervorschau

Université de CARTHAGE – Tunis

2011 / 2012 Ecole Supérieur de Technologie et d’Informatique de Tunis

Master 2 : Automatique, Robotique et Traitement de l’Information

Cours de Robotique Avancée Cours 1

Introduction à la robotique

Ahmed CHEMORI Laboratoire d’Informatique, de Robotique et de Microélectronique de Montpellier LIRMM - UMR 5506 161, Rue Ada 34095, Montpellier Cedex 05, France [email protected]

Plan du cours 1. 2. 3. 4. 5.

Introduction Définition et historique Classification des robots

Les robots manipulateurs Caractérisation des robots

a) b) c) d) e) 6.

Volume de travail Performances dynamiques Charge utile Exemple

Différentes structures des robots manipulateurs

a) b) c) d) e) f) 7.

Géométrie

Les robots SCARA Les robots cylindriques Les robots sphériques Les robots cartésiens Les robots parallèles Les robots anthropomorphes

Utilisation des robots (tâches simples, tâches complexes)

A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Université de Carthage

– ESTI – 2011/2012

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Introduction (vidéos illustratives)

A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Introduction à la robotique

Université de Carthage

– ESTI – 2011/2012

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Définitions et historique

Introduction à la robotique

Robotique : Ensemble des domaines scientifiques et industriels en rapport avec la conception et la réalisation de robots. Au contraire du terme informatique, forgé de toutes pièces en France, robotique vient de l’anglais robotics, imaginé par le romancier Isaac Asimov et popularisé par un livre publié en 1942, (Runaround) dans lequel il décrit les « trois lois de la robotique ».

Isaac Asimov, né vers le 2 janvier 1920 à Petrovitchi (aujourd'hui en Russie) et mort le 6 avril 1992 à New York aux États-Unis, est un écrivain américain, naturalisé en 1928, surtout connu pour ses œuvres de science-fiction et ses livres de vulgarisation scientifique. Un robot : est un système mécanique polyarticulé muni d’actionneurs et commandé par un calculateur qui est destiné à effectuer une grande variété de tâches (manipuler des objets, exécuter des opérations selon un programme fixe ou modifiable, etc) Voici une définition concise de ce que peut être un robot "Machine programmable qui imite des actions d'une créature intelligente" A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Université de Carthage

– ESTI – 2011/2012

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Définitions et historique

Introduction à la robotique

L'origine du mot robot provient de la langue tchèque dans laquelle sont ancêtre "robota" signifie travail forcé.

Exemple : robot manipultaur Staubli RX90L

Historique :

 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. A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Université de Carthage

– ESTI – 2011/2012

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Classification des robots Robots mobiles

Robots humanoïdes

Introduction à la robotique

Robots à pattes

Robots sous-marins

A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Robots volants

Robots manipulateurs (objet de ce cours)

Université de Carthage

– ESTI – 2011/2012

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Les robots manipulateurs

Introduction à la robotique

Définition d’un 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.). A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Université de Carthage

– ESTI – 2011/2012

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Les robots manipulateurs

Introduction à la robotique

Constituants d’un Robot manipulateur

A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Université de Carthage

– ESTI – 2011/2012

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Les robots manipulateurs

Introduction à la robotique

Deux classes de robots manipulateurs industriels Robots sériels

A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Robots parallèles

Université de Carthage

– ESTI – 2011/2012

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Les robots manipulateurs

Introduction à la robotique

Structure générale d’un système robotique

A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Université de Carthage

– ESTI – 2011/2012

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Caractérisation des robots

A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Université de Carthage

– ESTI – 2011/2012

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Caractérisation des robots

Introduction à la robotique

Description de sa géométrie Un robot est un système mécanique poly-articulé On distingue deux types d’articulations :  Articulation prismatique, schématisée par :

 Articulation rotoïde, schématisée par :

A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Université de Carthage

– ESTI – 2011/2012

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Caractérisation des robots

Introduction à la robotique

Description de sa géométrie Caractéristiques géométriques :

 Nombre d'axes (mus par un actionneur)  Architecture (série ou parallèle)  Chaînage des articulations

 Nombre de degrés de liberté Exemples : – 3 axes, série, RRR, 3DL.

– 3 axes, série, PPP, 3DL. A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Université de Carthage

– ESTI – 2011/2012

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Caractérisation des robots

Introduction à la robotique

Volume accessible (de travail)

• Volume accessible par l'outil du robot. Ce volume dépend :

• de la géométrie du robot, • de la longueur des segments, • du débattement des articulations (limité par des butées). Exemples :

A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Université de Carthage

– ESTI – 2011/2012

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Caractérisation des robots

Introduction à la robotique

Précision / répétabilité • Positionnement absolu imprécis (>1 mm): • Erreurs de modèle géométrique, • Erreurs de quantification de la mesure de position, • Flexibilités. • Répétabilité : la répétabilité d'un robot est l'erreur maximale de positionnement répété de l'outil en tout point de son espace de travail • En général, la répétabilité < 0.1 mm.

A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Université de Carthage

– ESTI – 2011/2012

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Caractérisation des robots

Introduction à la robotique

Performances dynamiques Vitesse maximale : – Vitesse maximale de translation ou de rotation de chaque axe

– Les constructeurs donnent souvent une vitesse de translation maximale de l'organe terminal Accélération maximale : – Est donnée pour chaque axe dans la configuration la plus défavorable (inertie maximale, charge maximale) – Dépend fortement de l'inertie donc de la position du robot.

A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Université de Carthage

– ESTI – 2011/2012

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Caractérisation des robots

Introduction à la robotique

Charge utile

• C'est la charge maximale que peut porter le robot sans dégrader la répétabilité et les performances dynamiques

• La charge utile est nettement inférieure à la charge maximale que peut porter le robot qui est directement dépendante des actionneurs.

A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Université de Carthage

– ESTI – 2011/2012

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Différentes structures des robots manipulateurs

A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Université de Carthage

– ESTI – 2011/2012

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Différents types de robots manipulateurs

Introduction à la robotique

Les robots manipulateurs peuvent être classés en différentes catégories :

Les robots SCARA Les robots cylindriques

Les robots sphériques Les robots cartésien

Les robots parallèles Les robots anthropomorphe Ces différentes catégories seront détaillées par la suite

A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Université de Carthage

– ESTI – 2011/2012

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Différents types de robots manipulateurs

Introduction à la robotique

Les robots SCARA (Selective Complience Articulated Robot for Assembly)

Caractéristiques • 3 axes, série, RRP, 3 DDL • Espace de travail cylindrique • Précis • Très rapide Exemples : IAI série IX

A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Sankyo RS60

Université de Carthage

Adept Cobra s350

– ESTI – 2011/2012

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Différents types de robots manipulateurs

Introduction à la robotique

Les robots cylindriques Caractéristiques • 3 axes, série, RPP, 3 DDL • Espace de travail cylindrique • Très rapide Exemples : Denso CS4130A

A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

ST-Robotics R19E

Université de Carthage

Seiko RT33

– ESTI – 2011/2012

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Différents types de robots manipulateurs

Introduction à la robotique

Les robots sphériques (polaires) Caractéristiques • 3 axes, série, RRP, 3 DDL • Espace de travail sphérique • Grande charge utile Exemples : Fanuc L-1000

A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Unimate 2000

Université de Carthage

CSI C400i

– ESTI – 2011/2012

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Différents types de robots manipulateurs

Introduction à la robotique

Les robots cartésiens

Caractéristiques • 3 axes, série, PPP, 3 DDL • Grand espace de travail • Très bonne précision • relativement lent Exemples : Fisnar FN9300N

A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Competella Spider

Université de Carthage

Orbital DASA

– ESTI – 2011/2012

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Différents types de robots manipulateurs

Introduction à la robotique

Les robots parallèles

Caractéristiques • Plusieurs chaines cinématiques en parallèles • Espace de travail réduit • Précis (grande rigidité de la structure) • Très rapide Exemples : Adept Quattro

A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Simulateur de vol CAE

Université de Carthage

ABB Flexpicker

– ESTI – 2011/2012

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Différents types de robots manipulateurs

Introduction à la robotique

Les robots anthropomorphes

Caractéristiques • Reproduisent la structure d’un bars humain • 3/6 axes, série, RRR/6R, 6DDL Exemples : Kawasaki FS03N

A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Adept Viper S650

Université de Carthage

Kuka KR SIXX R650

– ESTI – 2011/2012

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Utilisation des robots

Introduction à la robotique

Utilisation pour des tâches simples

La grande majorité des robots est utilisée pour des tâches simples et répétitives Les robots sont programmés une fois pour toute au cours de la procédure d'apprentissage Critères de choix de la solution robotique :

La tâche est assez simple pour être robotisée Les critères de qualité sur la tâche sont importants

Pénibilité de la tâche (peinture, charge lourde, environnement hostile, ...) A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Université de Carthage

– ESTI – 2011/2012

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Utilisation des robots

Introduction à la robotique

Utilisation pour des tâches simples

Robots Soudeurs

A l’arc

Par points A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Université de Carthage

– ESTI – 2011/2012

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Utilisation des robots

Introduction à la robotique

Utilisation pour des tâches simples

Robots de palettisation

Robot de palettisation MPI Technologies A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Robot de palettisation Newtec

Université de Carthage

– ESTI – 2011/2012

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Utilisation des robots

Introduction à la robotique

Utilisation pour des tâches simples

Robots de peinture

Robot de peinture Fanuc A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Robot de peinture (chaine de montage PSA) Université de Carthage

– ESTI – 2011/2012

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Utilisation des robots

Introduction à la robotique

Utilisation pour des tâches simples

Autres applications

Emballage

Polissage A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Université de Carthage

– ESTI – 2011/2012

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Utilisation des robots

Introduction à la robotique

Utilisation pour des tâches complexes

Usinage robotisé

Robot d’usinage industrie automobile A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Robot d’usinage par Laser Université de Carthage

– ESTI – 2011/2012

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Utilisation des robots

Introduction à la robotique

Utilisation pour des tâches complexes

Assemblage robotisé en électronique

Assemblage de composants électroniques robotisé A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Université de Carthage

Soudure de composants électroniques – ESTI – 2011/2012

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Utilisation des robots

Introduction à la robotique

Utilisation pour des tâches complexes

Robotique de service

Robot pompiste

Robot de construction Robot laveur d’avion A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Université de Carthage

– ESTI – 2011/2012

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Utilisation des robots

Introduction à la robotique

Utilisation pour des tâches complexes

Robotique médicale

Robot chirurgical d’Intuitive Surgical A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Assistance aux personnes handicapées

Université de Carthage

– ESTI – 2011/2012

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Utilisation des robots

Introduction à la robotique

Utilisation pour des tâches complexes

Industrie agroalimentaire

Robot ABB Flexpicker Emballage en agroalimentaire A. Chemori (Cours de Robotique Avancée)

Robot Adept SCARA Emballage en agroalimentaire Université de Carthage

– ESTI – 2011/2012

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