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Qu'est ce qu'un robot à bras articulé ?

Définition du robot à bras articulé

Les robots à bras articulés sont définis comme des robots contenant des articulations rotatives. Ces articulations sont communément appelées axes dans le monde de la robotique. Les robots articulés peuvent être aussi simples qu'une structure à deux axes ou complexes avec dix axes ou plus et sont généralement alimentés par des servomoteurs. La plupart des robots industriels ont quatre à six axes, les six axes étant les plus courants.

Comme mentionné ci-dessus, chaque articulation d'un robot articulé est appelée un axe. Chaque axe robotique fournit un degré de liberté supplémentaire qui fait référence aux mouvements indépendants du robot. Les axes sont généralement disposés en chaîne pour permettre à chacun d'entre eux d'en soutenir un autre situé plus loin dans la structure du robot.

La structure d'un robot articulé commence par une base qui est verticale par rapport au sol et contient la première articulation. Le corps principal du robot est relié à la base par cette première articulation rotative. Une autre articulation rotative est perpendiculaire au corps du robot et relie l'épaule au corps. À l'extrémité de l'épaule du robot se trouve une articulation rotative parallèle qui sert à fixer l'épaule au bras du robot. D'autres articulations ou axes sont ensuite utilisés à l'extrémité du bras du robot pour fixer le poignet du robot et l'effecteur final. Cette structure robotique est conçue pour imiter fidèlement le bras humain. Les servomoteurs du robot sont utilisés pour actionner le mouvement de chaque axe, ce qui permet la précision et la vitesse.



Exemples de Robots industriels à bras articulé et Melfa SCARA de notre partenaire Mitsubishi Electric


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Une grande polyvalence grâce aux bras articulés

Les robots articulés offrent plus de degrés de liberté que tout autre type de robot, c'est pourquoi ils sont couramment utilisés par les fabricants. Leur amplitude de mouvement accrue imite étroitement celle d'un être humain, ce qui en fait des solutions idéales pour les lignes de production. Ils offrent également une plus grande flexibilité dans les opérations de production. Leur capacité à couvrir un certain nombre de mouvements les rend plus adaptables aux changements du processus de production ou des pièces à usiner. Les mouvements améliorés offrent une plus grande enveloppe de travail pour le robot, permettant la manipulation d'une variété de pièces, des plus petites aux plus grandes. Ils sont également polyvalents grâce aux nombreuses applications qu'ils peuvent réaliser. Ces applications comprennent le soudage à l'arc, la manutention, l'assemblage, le transfert de pièces, le prélèvement et la mise en place, l'emballage, le chargement de machines, la palettisation et bien d'autres encore. 

Les robots articulés sont construits par un certain nombre de fabricants de robots, tel que notre partenaire Mitsubishi Electric. Découvrez notamment le robot industriel à bras articulé RV-8CRL. Ce robot à bras articulé IP65 est parfait pour les applications moyennement complexe.


De quoi sont constitués les robots à bras articulés

Trajectoire continue : Un schéma de commande dans lequel les entrées ou les commandes spécifient chaque point le long d'une trajectoire de mouvement souhaitée. La trajectoire est contrôlée par le mouvement coordonné des articulations du manipulateur.

Degrés de liberté (DOF) : Le nombre de mouvements indépendants dans lesquels l'effecteur final peut se déplacer, défini par le nombre d'axes de mouvement du manipulateur.

Pince : Dispositif de préhension ou de maintien, fixé à l'extrémité libre de la dernière liaison du manipulateur ; également appelé main ou effecteur terminal du robot.

Charge utile : La charge utile maximale est la quantité de poids transportée par le manipulateur du robot à vitesse réduite tout en maintenant la précision nominale. La charge utile nominale est mesurée à la vitesse maximale tout en maintenant la précision nominale. Ces valeurs dépendent fortement de la taille et de la forme de la charge utile.

Cycle de prélèvement et de pose : Le cycle de prise et de pose est le temps, en secondes, nécessaire à l'exécution de la séquence de mouvements suivante :

  • Étape 1 : descendre d'un pouce,
  • Étape 2 : saisir une charge utile nominale ;
  • Étape 3 : remonter d'un pouce ;
  • Étape 4 : déplacement de 12 pouces ;
  • Étape 5 : descendre d'un pouce ;
  • Étape 6 : relâcher la prise ; remonter d'un pouce ;
  • Étape 7 : et retour à la position de départ.

Portée : La distance horizontale maximale entre le centre de la base du robot et l'extrémité de son poignet.

Précision : La différence entre le point qu'un robot essaie d'atteindre et la position résultante réelle. La précision absolue est la différence entre un point demandé par le système de commande du robot et le point effectivement atteint par le bras manipulateur, tandis que la répétabilité est la variation d'un cycle à l'autre du bras manipulateur lorsqu'il vise le même point.

Répétabilité : La capacité d'un système ou d'un mécanisme à répéter le même mouvement ou à atteindre les mêmes points lorsqu'il reçoit les mêmes signaux de commande. L'erreur de cycle à cycle d'un système lorsqu'il essaie d'effectuer une tâche spécifique.

Résolution : Le plus petit incrément de mouvement ou de distance qui peut être détecté ou contrôlé par le système de commande d'un mécanisme. La résolution d'une articulation est fonction des impulsions du codeur par tour et du rapport d'entraînement, et dépend de la distance entre le point central de l'outil et l'axe de l'articulation.

Programme de robot : Un programme de communication avec les robots pour les ordinateurs personnels. Il fournit une émulation de terminal et des fonctions utilitaires. Ce programme peut enregistrer toute la mémoire de l'utilisateur et une partie de la mémoire du système dans des fichiers sur disque.

Vitesse maximale : vitesse maximale composée de l'extrémité d'un robot se déplaçant à pleine extension avec toutes les articulations se déplaçant simultanément dans des directions complémentaires. Cette vitesse est le maximum théorique et ne doit en aucun cas être utilisée pour estimer le temps de cycle d'une application particulière. Une meilleure mesure de la vitesse réelle est le temps de cycle standard de prise et de pose de 12 pouces. Pour les applications critiques, le meilleur indicateur du temps de cycle réalisable est une simulation physique.

Servocommandé : Contrôlé par un signal de commande qui est déterminé par l'erreur entre la position actuelle du mécanisme et la position de sortie souhaitée.

Point de passage : Un point par lequel l'outil du robot doit passer sans s'arrêter ; les points de passage sont programmés afin de franchir des obstacles ou d'amener le bras dans une position de moindre inertie pour une partie du mouvement.

Enveloppe de travail : Une forme tridimensionnelle qui définit les limites que le manipulateur du robot peut atteindre ; également appelée enveloppe de portée.


Sélection de bras robotique pour les robots industriels

Depuis l'introduction des automates programmables dans l'ingénierie industrielle en 1968, les capacités d'automatisation des processus ont augmenté à un rythme soutenu. Les améliorations apportées aux circuits intégrés à base de silicium et l'émergence de la mécatronique en tant que discipline ont permis aux machines d'automatiser des tâches avec une précision et une exactitude élevées. Le domaine de la robotique est devenu une réalité et non plus une chimère.


La main de l'homme : Le premier outil
Les humains ont été capables d'apporter des améliorations à grande échelle dans un laps de temps relativement court grâce à l'évolution de leurs mains.


Une main - formée de nombreux os, articulations, muscles, ligaments et tendons - peut exécuter un large éventail de tâches. Cela est possible grâce à la dextérité de la main humaine et au contrôle supérieur que nous avons de nos appendices. Les pouces opposables ont renforcé la nature préhensile de la main que les humains ont reçue de leurs ancêtres évolutionnaires. La polyvalence, la dextérité et le contrôle que permettent nos mains nous ont permis de créer et d'utiliser des outils pour apporter des progrès, au lieu de faire évoluer notre corps.

Les bras robotiques étaient la voie à suivre pour automatiser les tâches régulières et répétables. En essayant d'imiter la polyvalence de la main humaine, les bras robotiques peuvent être équipés de différents types d'outils. Les pointes de soudage, les pointes de perçage, les outils de polissage, les systèmes d'injection de liquide, etc. peuvent être des appendices pour un bras robotique. Même si les bras robotiques ne peuvent pas égaler leurs homologues humains en termes de polyvalence et de dextérité, ils peuvent accomplir des tâches spécialisées dans un environnement industriel moderne. Il existe de nombreux types de bras robotisés en fonction de leurs capacités et de la complexité des mouvements qu'ils peuvent effectuer :

  • Robot cartésien/portique : Les robots cartésiens fonctionnent en exécutant un mouvement linéaire sur deux ou trois axes dans le système de coordonnées cartésiennes. Ils sont également appelés robots linéaires.
  • Robot SCARA : En plus des mouvements sur les axes linéaires des robots linéaires, SCARA possède deux articulations rotatives pour des mouvements plus polyvalents.
  • Robot cylindrique : Les robots cylindriques utilisent les axes des systèmes de coordonnées cylindriques pour la planification des mouvements.
  • Robot sphérique/polaire : Il utilise des systèmes de coordonnées polaires, contrairement aux robots cartésiens et cylindriques.
  • Robot articulé : Un robot doté d'un ensemble complexe de mouvements linéaires et rotatifs incorporés ensemble est un robot articulé. Ils sont plus polyvalents et plus faciles à programmer que les autres robots. Les robots à six axes sont des robots industriels largement utilisés qui peuvent être classés parmi les robots articulés.
  • Robot anthropomorphe : Il ressemble à une main humaine avec des doigts et un pouce qui peuvent être contrôlés indépendamment. Ces robots peuvent avoir des degrés de liberté élevés (30 et plus), alors que les robots à six axes ont six degrés de liberté.

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