Automatique, Robotique et Traitement de l’Information ...chemori/Temp/Cours/cours1_Rob.pdf · Un robot : est un système mécanique polyarticulé muni d’actionneurs et commandé

Université de CARTHAGE – Tunis

Ecole Supérieur de Technologie et d’Informatique de Tunis

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

2011 / 2012

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]

A. Chemori (Cours de Robotique Avancée) Université de Carthage – ESTI – 2011/2012 2

Plan du cours

1. Introduction

2. Définition et historique

3. Classification des robots

4. Les robots manipulateurs

5. Caractérisation des robots

a) Géométrie

b) Volume de travail

c) Performances dynamiques

d) Charge utile

e) Exemple

6. Différentes structures des robots manipulateurs

a) Les robots SCARA

b) Les robots cylindriques

c) Les robots sphériques

d) Les robots cartésiens

e) Les robots parallèles

f) Les robots anthropomorphes

7. Utilisation des robots (tâches simples, tâches complexes)


Introduction à la robotique Introduction (vidéos illustratives)


Introduction à la robotique Définitions et historique

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"

http://www.futura-sciences.com/fr/biographie/t/homme-1/d/asimov_310/




Introduction à la robotique Définitions et historique

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.


Introduction à la robotique Classification des robots

Robots mobiles

Robots sous-marins

Robots volants

Robots humanoïdes Robots manipulateurs (objet de ce cours)

Robots à pattes


Introduction à la robotique Les robots manipulateurs

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.).



Constituants d’un Robot manipulateur



Deux classes de robots manipulateurs industriels

Robots sériels Robots parallèles



Structure générale d’un système robotique


Caractérisation des robots


Introduction à la robotique Caractérisation des robots

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 :



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.



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 :



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.



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.



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.


Différentes structures des

robots manipulateurs


Introduction à la robotique Différents types de robots manipulateurs

Les robots SCARA

Les robots cylindriques

Les robots sphériques

Les robots cartésien

Les robots parallèles

Les robots anthropomorphe

Les robots manipulateurs peuvent être classés en différentes catégories :

Ces différentes catégories seront détaillées par la suite



Les robots SCARA (Selective Complience Articulated Robot for Assembly)

Exemples :

Adept Cobra s350 Sankyo RS60 IAI série IX

Caractéristiques

• 3 axes, série, RRP, 3 DDL

• Espace de travail cylindrique

• Précis

• Très rapide



Les robots cylindriques

Exemples :

Seiko RT33 ST-Robotics R19E Denso CS4130A

Caractéristiques

• 3 axes, série, RPP, 3 DDL

• Espace de travail cylindrique

• Très rapide



Les robots sphériques (polaires)

Caractéristiques

• 3 axes, série, RRP, 3 DDL

• Espace de travail sphérique

• Grande charge utile

Exemples :

CSI C400i Unimate 2000 Fanuc L-1000



Les robots cartésiens

Exemples :

Orbital DASA Fisnar FN9300N Competella Spider

Caractéristiques

• 3 axes, série, PPP, 3 DDL

• Grand espace de travail

• Très bonne précision

• relativement lent



Les robots parallèles

Exemples :

ABB Flexpicker Adept Quattro Simulateur de vol CAE

Caractéristiques

• Plusieurs chaines cinématiques en parallèles

• Espace de travail réduit

• Précis (grande rigidité de la structure)

• Très rapide



Les robots anthropomorphes

Caractéristiques

• Reproduisent la structure d’un bars humain

• 3/6 axes, série, RRR/6R, 6DDL

Exemples :

Kuka KR SIXX R650 Kawasaki FS03N Adept Viper S650


Introduction à la robotique Utilisation des robots

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, ...)




Robots Soudeurs

Par points A l’arc




Robots de palettisation

Robot de palettisation Newtec Robot de palettisation

MPI Technologies




Robots de peinture

Robot de peinture Fanuc Robot de peinture

(chaine de montage PSA)




Autres applications

Polissage Emballage



Utilisation pour des tâches complexes

Usinage robotisé

Robot d’usinage

industrie automobile

Robot d’usinage par

Laser




Assemblage robotisé en électronique

Assemblage de composants

électroniques robotisé

Soudure de composants

électroniques




Robotique de service

Robot pompiste

Robot laveur d’avion

Robot de construction




Robotique médicale

Assistance aux personnes handicapées Robot chirurgical

d’Intuitive Surgical




Industrie agroalimentaire

Robot ABB Flexpicker

Emballage en

agroalimentaire

Robot Adept SCARA

Emballage en

agroalimentaire

Documents

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