automatique, robotique et traitement de l’information ...chemori/temp/cours/cours1_rob.pdf · un...
Post on 14-Sep-2018
324 Views
Preview:
TRANSCRIPT
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
chemori@lirmm.fr
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)
A. Chemori (Cours de Robotique Avancée) Université de Carthage – ESTI – 2011/2012 3
Introduction à la robotique Introduction (vidéos illustratives)
A. Chemori (Cours de Robotique Avancée) Université de Carthage – ESTI – 2011/2012 4
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"
A. Chemori (Cours de Robotique Avancée) Université de Carthage – ESTI – 2011/2012 5
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.
A. Chemori (Cours de Robotique Avancée) Université de Carthage – ESTI – 2011/2012 6
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
A. Chemori (Cours de Robotique Avancée) Université de Carthage – ESTI – 2011/2012 7
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.).
A. Chemori (Cours de Robotique Avancée) Université de Carthage – ESTI – 2011/2012 8
Introduction à la robotique Les robots manipulateurs
Constituants d’un Robot manipulateur
A. Chemori (Cours de Robotique Avancée) Université de Carthage – ESTI – 2011/2012 9
Introduction à la robotique Les robots manipulateurs
Deux classes de robots manipulateurs industriels
Robots sériels Robots parallèles
A. Chemori (Cours de Robotique Avancée) Université de Carthage – ESTI – 2011/2012 10
Introduction à la robotique Les robots manipulateurs
Structure générale d’un système robotique
A. Chemori (Cours de Robotique Avancée) Université de Carthage – ESTI – 2011/2012 11
Caractérisation des robots
A. Chemori (Cours de Robotique Avancée) Université de Carthage – ESTI – 2011/2012 12
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 :
A. Chemori (Cours de Robotique Avancée) Université de Carthage – ESTI – 2011/2012 13
Introduction à la robotique Caractérisation des robots
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 14
Introduction à la robotique Caractérisation des robots
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 15
Introduction à la robotique Caractérisation des robots
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 16
Introduction à la robotique Caractérisation des robots
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 17
Introduction à la robotique Caractérisation des robots
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 18
Différentes structures des
robots manipulateurs
A. Chemori (Cours de Robotique Avancée) Université de Carthage – ESTI – 2011/2012 19
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
A. Chemori (Cours de Robotique Avancée) Université de Carthage – ESTI – 2011/2012 20
Introduction à la robotique Différents types de robots manipulateurs
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
A. Chemori (Cours de Robotique Avancée) Université de Carthage – ESTI – 2011/2012 21
Introduction à la robotique Différents types de robots manipulateurs
Les robots cylindriques
Exemples :
Seiko RT33 ST-Robotics R19E Denso CS4130A
Caractéristiques
• 3 axes, série, RPP, 3 DDL
• Espace de travail cylindrique
• Très rapide
A. Chemori (Cours de Robotique Avancée) Université de Carthage – ESTI – 2011/2012 22
Introduction à la robotique Différents types de robots manipulateurs
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
A. Chemori (Cours de Robotique Avancée) Université de Carthage – ESTI – 2011/2012 23
Introduction à la robotique Différents types de robots manipulateurs
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
A. Chemori (Cours de Robotique Avancée) Université de Carthage – ESTI – 2011/2012 24
Introduction à la robotique Différents types de robots manipulateurs
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
A. Chemori (Cours de Robotique Avancée) Université de Carthage – ESTI – 2011/2012 25
Introduction à la robotique Différents types de robots manipulateurs
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
A. Chemori (Cours de Robotique Avancée) Université de Carthage – ESTI – 2011/2012 26
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, ...)
A. Chemori (Cours de Robotique Avancée) Université de Carthage – ESTI – 2011/2012 27
Introduction à la robotique Utilisation des robots
Utilisation pour des tâches simples
Robots Soudeurs
Par points A l’arc
A. Chemori (Cours de Robotique Avancée) Université de Carthage – ESTI – 2011/2012 28
Introduction à la robotique Utilisation des robots
Utilisation pour des tâches simples
Robots de palettisation
Robot de palettisation Newtec Robot de palettisation
MPI Technologies
A. Chemori (Cours de Robotique Avancée) Université de Carthage – ESTI – 2011/2012 29
Introduction à la robotique Utilisation des robots
Utilisation pour des tâches simples
Robots de peinture
Robot de peinture Fanuc Robot de peinture
(chaine de montage PSA)
A. Chemori (Cours de Robotique Avancée) Université de Carthage – ESTI – 2011/2012 30
Introduction à la robotique Utilisation des robots
Utilisation pour des tâches simples
Autres applications
Polissage Emballage
A. Chemori (Cours de Robotique Avancée) Université de Carthage – ESTI – 2011/2012 31
Introduction à la robotique Utilisation des robots
Utilisation pour des tâches complexes
Usinage robotisé
Robot d’usinage
industrie automobile
Robot d’usinage par
Laser
A. Chemori (Cours de Robotique Avancée) Université de Carthage – ESTI – 2011/2012 32
Introduction à la robotique Utilisation des robots
Utilisation pour des tâches complexes
Assemblage robotisé en électronique
Assemblage de composants
électroniques robotisé
Soudure de composants
électroniques
A. Chemori (Cours de Robotique Avancée) Université de Carthage – ESTI – 2011/2012 33
Introduction à la robotique Utilisation des robots
Utilisation pour des tâches complexes
Robotique de service
Robot pompiste
Robot laveur d’avion
Robot de construction
A. Chemori (Cours de Robotique Avancée) Université de Carthage – ESTI – 2011/2012 34
Introduction à la robotique Utilisation des robots
Utilisation pour des tâches complexes
Robotique médicale
Assistance aux personnes handicapées Robot chirurgical
d’Intuitive Surgical
A. Chemori (Cours de Robotique Avancée) Université de Carthage – ESTI – 2011/2012 35
Introduction à la robotique Utilisation des robots
Utilisation pour des tâches complexes
Industrie agroalimentaire
Robot ABB Flexpicker
Emballage en
agroalimentaire
Robot Adept SCARA
Emballage en
agroalimentaire
top related