Construire un robot industriel

Beaucoup d’entre nous ne connaissent les robots que dans les films de science-fiction ou les associent aux appareils de cuisine. Or, les robots industriels sont aujourd’hui des machines sans lesquelles il est difficile d’imaginer une usine de production moderne. Le développement de la technologie a permis robots modernes Ils sont de plus en plus élégants et permettent d’effectuer différents types de tâches, notamment très précises. Leur fonctionnement ne serait pas possible sans la cinématique, un domaine de la physique qui permet de décrire le mouvement mutuel des corps. Dans cet article, nous présenterons certains des concepts les plus importants liés à la cinématique des robots industriels.

Robots industriels et leurs applications

Cependant, avant d'aborder le sujet de la cinématique, concentrons-nous sur robots industriels, et plus précisément, ce qu’ils sont réellement et quelles applications ils trouvent dans le monde moderne.

Un robot industriel est un appareil utilisé principalement dans divers types d'usines de production, où l'automatisation des processus est la clé de l'amélioration des opérations. Grâce à des dispositifs correctement programmés et adaptés à une ligne de production spécifique, il est possible non seulement d'accélérer la production, mais aussi de la rendre reproductible et extrêmement précise, ce qui se traduit par la qualité des produits et une plus grande efficacité des opérations.

Les robots industriels sont utilisés à différentes étapes de la production. Grâce aux progrès technologiques, ils peuvent effectuer de nombreuses activités fastidieuses et répétitives dont, jusqu’à récemment, seuls les humains étaient responsables. Ils permettent entre autres :

• stockage et palettisation ;
• tri et emballage;
• soudage et soudage;
• peinture;
• Coupe;
• forage;
• collage;
• systèmes d'assemblage;
• effectuer divers types d'inspections et de mesures.

Beaucoup de ces tâches nécessitent une très grande précision. La construction d’un robot industriel doit donc s’appuyer sur des composants et des technologies appropriés.

De quoi est constitué un robot industriel ?

Un robot industriel est un système technique composé d'une machine universelle et d'un système de contrôle programmable. Le plus souvent, il prend la forme d’un bras mécanique capable de manipuler avec précision et rapidité divers objets, même très lourds.

Grâce à la combinaison d'une conception de bras appropriée et d'un contrôle approprié, le robot peut atteindre différents points de l'espace de travail. De plus, l'interface en extrémité du bras permet la connexion de différents types d'outils (pinces et autres actionneurs). Ils peuvent être utilisés, par exemple, pour peindre, déplacer, découper ou effectuer d'autres tâches. Ceci, à son tour, donne de très larges possibilités d’utilisation d’un tel dispositif.

Grâce aux solutions technologiques modernes, il est possible de déterminer les directions de mouvement du bras, la force et la précision du manipulateur, voire le nombre d'opérations effectuées par le robot. Pour que cela soit possible, il est nécessaire d'utiliser le potentiel de la cinématique pour le bon fonctionnement des dispositifs automatisant les processus de production. Alors, qu’est-ce que la cinématique et pourquoi est-elle si importante ?

Des mouvements de robot fluides et précis ? Possible grâce à la cinématique !

La cinématique est une branche de la physique et un domaine qui traite de l'aspect géométrique du mouvement des corps sans tenir compte de leur masse et des forces agissant sur eux. Pour le dire un peu plus simplement, il s’agit d’une science qui permet de décrire mathématiquement le mouvement des composants des robots industriels. Grâce à lui, il est possible de répondre à la question : « dans quelles positions doivent se trouver les entraînements individuels du robot pour que l'outil se trouve dans une position donnée dans l'espace ?

Chaque manipulateur industriel possède sa propre structure, grâce à laquelle il est possible d'obtenir une mobilité appropriée. Sa partie la plus importante est la chaîne cinématique, c'est-à-dire un ensemble d'éléments reliés pour former un système de mouvement cohérent. Le mouvement est possible grâce au fait qu'il existe des liaisons mobiles entre les membres, le plus souvent rotatives.

Cinématique directe et inverse

Au sein de la cinématique, nous pouvons distinguer deux tâches typiques : la tâche directe et la tâche inverse. Une tâche simple demande où se trouvera l'effecteur final si les jonctions de la chaîne cinématique se trouvent dans une position spécifique. La solution à un tel problème est claire, ce qui signifie que la pince sera toujours au même endroit.

La tâche de la cinématique inverse consiste à trouver un tel système de positions des articulations individuelles qui placera l'effecteur dans une position donnée. En cinématique inverse, il n’existe pas de relation simple entre la position de la pince et la position d’une articulation spécifique. En conséquence, contrairement au problème de la cinématique simple, il peut y avoir de nombreuses solutions à une telle tâche, ce qui se traduit par un degré plus élevé de complexité des calculs.

Heureusement, le problème de l'exécution d'opérations mathématiques précises et des logiciels de pilotage ne concerne que les personnes qui construisent des robots à partir de zéro. Les entrepreneurs qui utilisent des robots industriels achetés dans leurs processus n'ont pas à se soucier beaucoup des détails de la mise en œuvre des algorithmes de contrôle des robots. Cependant, ces connaissances peuvent être utiles aux programmeurs de robots industriels. Grâce à cela, ils seront en mesure de mieux faire face aux problèmes pratiques qui surviennent lors de la mise en œuvre de robots pour effectuer une tâche spécifique.

Avantages de l'utilisation de robots industriels

L’utilisation de robots dans le processus de production présente de nombreux avantages pour les entrepreneurs. Grâce à leur structure et à leurs algorithmes de contrôle avancés, ils offrent d'énormes opportunités aux entreprises manufacturières, en fournissant, entre autres :

• augmenter la précision des activités réalisées et donc la productivité ;
• atteindre la répétabilité de la production, grâce à laquelle chaque produit a les mêmes paramètres et propriétés ;
• accélération du processus de production à chaque étape - du stockage des matériaux, en passant par la découpe, la peinture ou l'assemblage, jusqu'à l'emballage du produit ;
• réduction des coûts de production;
• soulager les salariés de tâches fastidieuses et répétitives, voire remplacer des personnes dans de nombreux postes ;
• accroître la sécurité de la production en réduisant ou en éliminant le travail humain dans les zones potentiellement dangereuses ;
• liberté de programmation et adaptation des activités à un processus de production spécifique.

Tout cela fait robots industriels sont de plus en plus populaires et les entrepreneurs sont de plus en plus disposés à les utiliser pour effectuer les travaux les plus complexes et atteindre leurs objectifs commerciaux.