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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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