GENERALITES SUR LES BRAS ROBOTISES

Définition :

La définition d’un bras robotisé est très variable selon les auteurs et son domaine d’application. En général, il est admis qu’elle combine entre la technologie de la mécanique, de l ’électronique, de l ’informatique, de la pneumatique, de l ’électricité et de l ’hydraulique. Une application dans ce domaine peut comprendre l ’assemblage, la fabrication, l ’entretien ou la commande de produits ou de systèmes de production. Voici quelques définitions trouvées dans différentes ressources :

« Manipulateur commandé en position, reprogrammable, polyvalent, à plusieurs degrés de liberté, capable de manipuler des matériaux, des pièces, des outils et des dispositifs spécialisés, au cours de mouvements variables et programmés pour l’exécution d’une variété de tâches. Il a souvent l’apparence d’un ou plusieurs bras se terminant par un poignet. Son unité de commande utilise, notamment, un dispositif de mémoire et éventuellement de perception et d’adaptation à l’environnement et aux circonstances. Ces machines polyvalentes ont généralement étudié pour effectuer la même fonction de façon cyclique et peuvent être adaptées à d’autres fonctions sans modification permanente du matériel. » AFNOR Association Française de Normalisation

« Appareil automatique capable de manipuler des objets ou d’exécuter des opérations selon un programme fixe ou modifiable. » Petit Larousse

» Un robot est une machine désignée pour exécuter une tache donnée ou plus d’une façon cyclique, rapide et avec précision. » whatis.com

Domaine d’application

Les systèmes robotique et plus précisément les bras robotisés, intéressent par leur application, de très nombreux domaines civils et militaires. Les grands champs d’application de la robotique que l’on peut citer à titre d’exemple sont :

Domaine Industreil

Robot soudeur
Robot peintre
Chaine d’assemblage
Chaine de production
Robot manipulateur rapide (ABB)

Agriculture

Robot pour planter les melons
Récolte de concombre

Médicale

Manipulateur pharmaceutique
Manipulateur hospitalité
Mélangeur pharmaceutique

Caractéristique d’un bras robotisé

Le choix d’un bras robotisé dépend essentiellement de la nature de son application, mais aussi d’autre critères dont leurs criticités peut varier d’une tache à une autre, dans la suite on cite les caractéristiques déterminant pour un choix adéquat

La charge maximum transportable par le bras robotisé, elle doit être déterminer dans les conditions les plus défavorables (en élongation maximum).
L’architecture du S.M.A., le choix de la structure dépend de la rigidité exigée par la tâche à accomplir.
Degré de liberté : nombre de rotation et translation qu’un objet peut effectuer dans l’espace
Tâche simple
Tâche répétitive (grande série)
Qualité sur la tâche (vitesse, précision)
Pénibilité de la tâche (peinture, charge lourde, environnement hostile, …).

Constituants d’un robot

Les composants fonctionnels qui constituent la base d’un système robotise sont :

Mécanismes : Système de corps articules disposant d’une haute mobilité
Actionneurs : Générateurs d’actions mécaniques pour mettre le mécanisme en mouvement
Capteurs : Mesure de l’état du système mécanique et extraction d’informations
Relatives à la tâche et l’environnement dans lequel elle est réalisée
Système de contrôle : Ensemble électronique pour la commande des actions à partir d’informations capteurs
Interface de programmation : Système de communication entre l’opérateur et la machine ou entre les machines (Interface graphique, langage structuré . . .)

Classification des robots

Les manipulateurs :

Les trajectoires sont non quelconques dans l’espace.
Les positions sont discrètes avec 2 ou 3 valeurs par axe.
La commande est séquentielle.

Les télémanipulateurs, appareils de manipulation à distance (pelle mécanique, pont roulant), apparus vers 1945 aux USA :

Les trajectoires peuvent être quelconques dans l’espace,
Les trajectoires sont définies de manière instantanée par l’opérateur, généralement à partir d’un pupitre de commande (joystick).

Les robots :

Les trajectoires peuvent être quelconques dans l’espace,
L’exécution est automatique,
Les informations extéroceptives peuvent modifier le comportement du robot.

Programmation des robots

Classiquement, 2 étapes sont utilisées pour faire en sorte qu’un robot connaisse la tâche à exécuter.

L’apprentissage :

Enregistrement dans une mémoire de la trajectoire à exécuter, sous contrôle d’un opérateur humain,
Pantin : Structure mécanique identique à celle du robot, qui est déplacée et qui mémorise les points « pertinents »,
Syntaxeur : Un manche de pilotage (joystick) commande les déplacements de l’organe terminal,
Boîte à boutons : Un interrupteur par actionneur.

La génération de trajectoires et les opérations à réaliser :

On fait appel à un logiciel qui, à partir du modèle du robot, et des trajectoires à réaliser, élabore la succession des commandes des actionneurs. Les langages de programmation les plus courants sont : WAVE, VAL (Unimate), LM (Hitachi). Nous utiliserons pour notre part les langages associés au robot Stäubli RX 90 (langage V+) et au robot FANUC ARC ou LR.