La première au monderobot industrielNé aux États-Unis en 1962, l'ingénieur américain George Charles Devol Jr. a proposé « un robot capable de s'adapter avec souplesse à l'automatisation grâce à l'apprentissage et à la relecture ». Son idée a suscité l'intérêt de l'entrepreneur Joseph Frederick Engelberger, surnommé le « père des robots », et donc derobot industrielnommé « Unimate (= un partenaire de travail avec des capacités universelles) » est né.
Selon la norme ISO 8373, les robots industriels sont des manipulateurs multi-articulations ou des robots à degrés de liberté multiples destinés au secteur industriel. Les robots industriels sont des dispositifs mécaniques qui effectuent automatiquement des tâches et des machines qui s'appuient sur leur propre puissance et leurs capacités de contrôle pour réaliser diverses fonctions. Ils peuvent accepter des commandes humaines ou fonctionner selon des programmes préprogrammés. Les robots industriels modernes peuvent également agir selon les principes et les directives formulés par l'intelligence artificielle.
Les applications typiques des robots industriels comprennent le soudage, la peinture, l'assemblage, la collecte et le placement (comme l'emballage, la palettisation et le SMT), l'inspection et les tests de produits, etc. ; tous les travaux sont réalisés avec efficacité, durabilité, rapidité et précision.
Les configurations robotiques les plus couramment utilisées sont les robots articulés, les robots SCARA, les robots delta et les robots cartésiens (robots suspendus ou robots xyz). Les robots présentent différents degrés d'autonomie : certains sont programmés pour effectuer des actions spécifiques de manière répétée (actions répétitives) avec fidélité, invariance et grande précision. Ces actions sont déterminées par des routines programmées qui spécifient la direction, l'accélération, la vitesse, la décélération et la distance d'une série d'actions coordonnées. D'autres robots sont plus flexibles, car ils peuvent avoir besoin d'identifier l'emplacement d'un objet, voire la tâche à effectuer sur cet objet. Par exemple, pour un guidage plus précis, les robots intègrent souvent des sous-systèmes de vision industrielle comme capteurs visuels, connectés à des ordinateurs ou des contrôleurs puissants. L'intelligence artificielle, ou tout ce que l'on confond avec l'intelligence artificielle, prend une importance croissante dans les robots industriels modernes.
George Devol a été le premier à proposer le concept de robot industriel et a déposé un brevet en 1954. (Le brevet a été accordé en 1961). En 1956, Devol et Joseph Engelberger ont cofondé Unimation, sur la base du brevet original de Devol. En 1959, le premier robot industriel d'Unimation est né aux États-Unis, inaugurant une nouvelle ère de développement robotique. Unimation a ensuite concédé sa technologie sous licence à Kawasaki Heavy Industries et à GKN pour produire des robots industriels Unimation au Japon et au Royaume-Uni, respectivement. Pendant un temps, le seul concurrent d'Unimation était Cincinnati Milacron Inc. dans l'Ohio, aux États-Unis. Cependant, à la fin des années 1970, la situation a radicalement changé lorsque plusieurs grands conglomérats japonais ont commencé à produire des robots industriels similaires. Les robots industriels ont connu un essor rapide en Europe, et ABB Robotics et KUKA Robotics ont commercialisé des robots en 1973. À la fin des années 1970, l'intérêt pour la robotique s'est accru et de nombreuses entreprises américaines se sont lancées dans ce secteur, notamment de grandes entreprises comme General Electric et General Motors (dont la coentreprise avec le japonais FANUC Robotics a été créée par FANUC). Parmi les startups américaines figuraient Automatix et Adept Technology. Pendant le boom de la robotique en 1984, Unimation a été rachetée par Westinghouse Electric pour 107 millions de dollars. Westinghouse a vendu Unimation à Stäubli Faverges SCA en France en 1988, qui fabrique toujours des robots articulés pour les applications industrielles générales et les salles blanches, et a même acquis la division robotique de Bosch fin 2004.
Définir les paramètres Modifier Nombre d'axes – Deux axes sont nécessaires pour se déplacer n'importe où dans un plan ; trois axes sont nécessaires pour se déplacer n'importe où dans l'espace. Pour contrôler entièrement le pointage du bras d'extrémité (c'est-à-dire le poignet), trois autres axes (panoramique, tangage et roulis) sont nécessaires. Certaines conceptions (comme les robots SCARA) sacrifient le mouvement au profit du coût, de la vitesse et de la précision. Degrés de liberté – Généralement identiques au nombre d'axes. Enveloppe de travail – La zone dans l'espace que le robot peut atteindre. Cinématique – La configuration réelle des éléments rigides du corps et des articulations du robot, qui détermine tous les mouvements possibles du robot. Les types de cinématique de robot comprennent articulé, cardanique, parallèle et SCARA. Capacité ou capacité de charge – La quantité de poids que le robot peut soulever. Vitesse – La vitesse à laquelle le robot peut mettre son bras d'extrémité en position. Ce paramètre peut être défini comme la vitesse angulaire ou linéaire de chaque axe, ou comme une vitesse composite, c'est-à-dire en termes de vitesse du bras d'extrémité. Accélération – La vitesse à laquelle un axe peut accélérer. Il s'agit d'un facteur limitant, car le robot peut ne pas atteindre sa vitesse maximale lors de déplacements courts ou de trajectoires complexes avec de fréquents changements de direction. Précision : la distance à laquelle le robot peut se rapprocher de la position souhaitée. La précision se mesure par la distance entre la position absolue du robot et la position souhaitée. L'utilisation de capteurs externes tels que des systèmes de vision ou des capteurs infrarouges permet d'améliorer la précision. Reproductibilité : la capacité d'un robot à revenir à une position programmée est différente de la précision. On peut lui demander d'atteindre une certaine position XYZ et il ne s'en approche que de 1 mm. Il s'agit d'un problème de précision qui peut être corrigé par un étalonnage. Mais si cette position est apprise et stockée dans la mémoire du contrôleur, et qu'elle revient à 0,1 mm près de la position apprise à chaque fois, sa répétabilité est de 0,1 mm près. Précision et répétabilité sont des mesures très différentes. La répétabilité est généralement la spécification la plus importante pour un robot et est similaire à la « précision » en matière de mesure, en référence à l'exactitude et à la précision. La norme ISO 9283[8] établit des méthodes de mesure de la précision et de la répétabilité. Généralement, le robot est envoyé plusieurs fois à une position apprise, passant à chaque fois à quatre autres positions avant de revenir à la position apprise, et l'erreur est mesurée. La répétabilité est ensuite quantifiée par l'écart type de ces échantillons en trois dimensions. Un robot classique peut bien sûr présenter des erreurs de position supérieures à la répétabilité, ce qui peut être dû à un problème de programmation. De plus, la répétabilité varie selon les différentes parties de l'enveloppe de travail, et celle-ci varie également en fonction de la vitesse et de la charge utile. La norme ISO 9283 spécifie que la précision et la répétabilité doivent être mesurées à vitesse et charge utiles maximales. Cependant, cela produit des données pessimistes, car la précision et la répétabilité du robot seront bien meilleures à des charges et vitesses plus faibles. La répétabilité dans les processus industriels est également affectée par la précision du terminateur (comme une pince) et même par la conception des « doigts » de la pince utilisés pour saisir l'objet. Par exemple, si un robot saisit une vis par la tête, celle-ci peut être à un angle aléatoire. Les tentatives ultérieures de placement de la vis dans le trou sont susceptibles d'échouer. De telles situations peuvent être améliorées par des « fonctions d'introduction », comme un chanfreinage de l'entrée du trou. Contrôle du mouvement – Pour certaines applications, comme les opérations simples d'assemblage par transfert, le robot n'a besoin que d'aller-retour entre un nombre limité de positions pré-apprises. Pour des applications plus complexes, comme le soudage et la peinture (peinture au pistolet), le mouvement doit être contrôlé en continu le long d'une trajectoire dans l'espace, selon une orientation et une vitesse spécifiées. Source d'alimentation – Certains robots utilisent des moteurs électriques, d'autres des actionneurs hydrauliques. Les premiers sont plus rapides, les seconds sont plus puissants et sont utiles pour des applications comme la peinture, où des étincelles peuvent provoquer des explosions ; cependant, l'air à basse pression à l'intérieur du bras empêche la pénétration de vapeurs inflammables et d'autres contaminants. Entraînement – Certains robots relient les moteurs aux articulations par des engrenages ; d'autres ont les moteurs directement reliés aux articulations (entraînement direct). L'utilisation d'engrenages entraîne un jeu mesurable, c'est-à-dire le libre mouvement d'un axe. Les petits bras robotiques utilisent souvent des moteurs à courant continu à grande vitesse et à faible couple, qui nécessitent généralement des rapports de démultiplication plus élevés, ce qui présente l'inconvénient du jeu. Dans ce cas, des réducteurs à engrenages harmoniques sont souvent utilisés. La compliance mesure l'angle ou la distance qu'une force appliquée à un axe du robot peut parcourir. Grâce à la compliance, le robot se déplacera légèrement plus bas lorsqu'il porte une charge utile maximale que lorsqu'il ne porte aucune charge utile. La compliance affecte également le dépassement dans les situations où l'accélération doit être réduite avec une charge utile élevée.
Date de publication : 15 novembre 2024
