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Programmation des robots industriel et application sur le robot manipulateur Algérie machines outil 1

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par Abdelkader BENMISRA
Université de Saad Dahleb de Blida (Algérie) - Magistère en Génie Mécanique 2007
  

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INTRODUCTION

Jusqu'a présent, les robots industriels sont surtout employés pour servir que de générateur de positions et d'orientations d'un outil dans l'espace. Pour cela, ils ne sont modélisés que par trois modèles: Le modèle géométrique, Le modèle cinématique et Le modèle dynamique. Un robot industriel peut-être vu comme un système mécanique poly articulé [44]. Pour pouvoir faire exécuter une action où une tâche au robot manipulateur, il est nécessaire de modéliser ce système multi variable pour positionner les différents axes par contre un modèle de déformation est une nécessité.

Le but de la modélisation dans la robotique est de fournir les équations mathématiques qui permettent de programmer, commander et exécuter les tâches désirées mais, j 'ai constaté la nécessité de fournir les consignes des positions qui permettent d'exécuter les tâches désirées ; de plus, il faut disposer de langages et d'environnement de programmation spécifique ce qui complique le travail des programmeurs non initiés en robotique. Admettant que la recherche scientifique dans le domaine des banques des données sur les paramètre de la mécanique articulée est l'un des outils de développement dans la plus part des pays. Par contre cette branche n'existe pas en Algérie ; la problématique générale consiste à élaborer une banque des données sur les paramètres de la mécanique articulée et des articulateurs type pour pouvoir faire un choix judicieux des paramètres et des régimes de fonctionnement d'un manipulateur automatique. La recherche bibliographique si dessous donnerait quelque rapprochement ; B.MADANI [1] : a contribué à la conception mécanique des robots. La référence [2] est un cours de JAVA, les auteurs [3, 4] : ont pris en considération les contraintes de l'espace dans le quel agit le robot , [5] : ont insisté sur la nécessité de disposition d'une interface d'apprentissage ,N. SEGUY [6] : a spécifié de plus le type d'interpolation que le robot utilise ,la vitesse le long de la trajectoire,et le temps de décélération sur le point d'arrivée,Y. KOREN : [7] a fait appel à une modélisation de l'environnement du robot sous forme symbolique . P.COIFFET [8] ; L.PERROTTE [9] et M.GIORDANO, J.LOTTIN [10] : ont donné la modélisation, la

commande, la description et le fonctionnement des robots industriels sous forme de cours. J.GRANT, F.BARA [11] : ont introduit à la robotique, W.KHALIL [12] : a basé sur la génération de trajectoires. J.DENAVIT, R.S. HARTENBERG [13] : ont communiqué «Kinématic rotation for lower pair mechanisms based on matrices » en1955.

P.COIFFET [14, 16]: a reflété à l'intention des roboticiens l'ambiguïté de définition du mot robot. L. KHEMICI [15] a optimisé des trajectoires coordonnées, V.DUPOURQUE [18,143]: A constaté que dans le cas ou le dispositif utilisé est une boite à boutons, Les trajectoires restituées peuvent être classées. Leur réalisation nécessite un générateur de trajectoires.

UNIMATION® : [19] Le langage VAL est à la fois un langage et un système de commande spécialement conçu en 1975 pour les manipulateurs de la société UNIMATION®.Du point de vue du langage VAL est proche du BASIC classique.Le système d'exploitation permet de créer deux types de fichiers. L'un contient le programme proprement dit, l'autre, les valeurs des données de type emplacement.C.MELIN H.HAMDI : [20] Un langage de programmation de niveau objet (programmation mixte) est une extension d'un langage structuré de programmation explicite. On peut le considérer comme étant une interface pour l'utilisateur. M.M.HATTALI [21] : a modélisé un robot de soudage, E. DOMBRE [22] :Les modèles des objets peuvent également être créés par un moyen graphique interfacique (station graphique et systèmes de conception assistée par ordinateur C.A.O 3D; R. P.POPPLESTONE ,P. AMBLER ,I. BELLOS [23] : Un modèle géométrique du manipulateur utilisé permet également d'engendrer un programme de niveau explicite ou directement un programme de niveau articulaire, dans lequel l'accessibilité de toutes les destinations du robot a été testé. Les références [24 ,25 ,26] : des contributions à l'étude des manipulateurs.

J. J. CRAIG , R. J. SCHILING [27 , 28] : Une approche analytique a été utilisée pour le
robot de type série, elle consiste à éliminer à chaque étape une des coordonnées

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généralisées (articulaires) par la multiplication de la matrice de transfert finale T 6 et les

matrices de transformation intermédiaires.

Les références [29, 30, 31, 32,33] : Modélisations, aspects fondamentaux de la robotique; P. BORREL: [34] a proposé une méthode originale de détermination de volume de travail des robots, basée sur l'utilisation de leurs modèles cinématiques. Cette méthode étudie ,par décomposition du volume de travail, un aspect représentant le domaine accessible par le robot pour une configuration articulaire.

ANGELES [35]: Il est possible d'homogénéiser les dimensions par la " longueur

caractéristique " du robot étudié.

M. MINOUX : [36] la résolution d'un problème avec contraintes peut se ramener, moyennant l'introduction de termes de pénalités ou bien d'un lagrangien augmenté, à un problème d'optimisation sans contraintes.

Z. MICHALWICZ : [37] : Une méthode nouvelle a été proposé récemment pour résoudre
de manière simultanée la synthèse dimensionnelle. Les coordonnées généralisées

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(articulaires) par la multiplication de la matrice de transfert final T 6 les matrices de

transformation intermédiaires .A PRUSKI [38]: En connaissant les contraintes

d'orientation et de position du point terminal, il est possible de déduire la position de l'extrémité du porteur. Les expressions sont simplifiées et la solution du système devient plus aisée. De [39] à [54] : Définitions générales de la robotique.

M.HADDAD : [55] a présenté une nouvelle méthode de description géométrique des bras manipulateurs, qui répond pleinement à l'objectif fixé, maintien du caractère systématique des calculs mis en oeuvre dans la formulation récurrente des modèles géométrique, cinématique et dynamique. Il a aussi présenté les nouvelles formulations des modèles géométriques, cinématique de second ordre. Comparativement avec le paramétrage de Denavit Hartenberg. De[56]à[63] : Définitions générales ;J. D. BOISSONNAT , B. FAYERJON , J. P. MERLET : [64] ont proposé des solutions permettant d'une part de synthétiser automatiquement des programmes de mouvements définis, et d'autre part de procéder à une phase vérification / correction sur les plans. De [65] à [70] : Définitions générales dans la robotique, A. BOUGUERRA[71] a contribué à la planification optimale des robots coopérants .De [72]à[98] : communications, revus, et journaux sur la robotique , ARTOBOLEVSKI[99] : Théorie détaillée sur les mécanismes et les machines , (c) Editions Mir, Moscou, 1977;De[100]à[130] : Articles et ouvrages sur la robotique.

DONNEES TECHNIQUES [13 1,132]: « Machines outils, perceuses radiales, TGL 42 1995 », d'origines République Démocratique Allemande, Août 1985 ; « Appareil de fraisage vertical Ap. FS 250/2 », Caractéristiques techniques « DZFG 200 x 500 » ; Atelier de fabrication mécanique, Département de Génie Mécanique, Université Saad-Dahleb de Blida; [133] : Etude dynamique et avant projet de conception d'un Robot de soudage, [134]: Programmation d'un robot manipulateur des machines-outils, [135]: Etude et conception d'un Robot manipulateur.

[136]: Communication aux JMA 2000 sur un model mathématique d'un robot de soudage par résistance par points, [137]: Communication aux NCMES'07sur un model mathématique d'un système mécanique articulé, [138] : Brevet d'invention sur un robot manipulateur des machines outils.

A.ALLALI, D.TOUMI, A.BRAHIMI, M.M.HATTALI [139]: Brevet d'invention, sur un robot de soudage par résistance ; R. CHATILA [140] : mobile robot navigation space modeling and decisional processes : Robotics Research ; E. LOPEZ MELLADO [141] : Le control d'exécution dans les cellules flexibles d'assemblages ; R.S. SMITH, M. GINI [142] :Robot tracking and control issues in an intelligent error recovery system .

V. DUPOURQUE [18,143] : Architecture matérielles des contrôleurs de robots Techniques de la robotique ; D.A. BOURNE, M.S. FOX [145] : Autonomous manufacturing automating the job- shop ; A.R. SANDERSON , G. PERRY [146] : Sensor- based robotic assembly systems; research and application in electronic manufacturing ; R. CASSINIS [147] : Resource allocation in industrial multirobot systems ; A. CORNET, J.- P. DEVILLE [148] : Physique et ingénierie des surfaces ; D. DRIBINE [149] :Modélisation cinématique et dynamique de bras manipulateur .

Mon mémoire est composé de quatre chapitres, le premier chapitre traite une recherche historique de la robotique, une description des différents types de robots et le vocabulaire utilisé dans la robotique. Ainsi qu'une définition détaillée des robots manipulateurs.

Le deuxième chapitre décrit les modélisations géométriques cinématique et dynamique direct et inverse en utilisant le système de paramétrage de Denavit Hartenberg, le model cinématique consiste à établir la matrice jacobéenne associée au model géométrique, l'approche utilisée dans la formulation du problème est le formalisme de Lagrange.

Le troisième chapitre traite les causes structurelles telles que la modélisation dynamique des systèmes mécaniques poly articulés à joints déformables. De même les erreurs statique et dynamique. Sous forme d'une étude de contribution au recensement du problème de la plasticité dont le but de refléter à l'attention des chercheurs un problème crucial dans le domaine de la robotique industrielle, qui nécessite une solution adéquate afin de le résoudre. Enfin Le quatrième chapitre contient l'application sur mon robot manipulateur je l'ai conçu et déposé a l'I.N.A.P.I un Brevet d'Invention ,Un modèle-type a été proposé, une banque des données sur les paramètres de la mécanique articulée et des articulateurs types est proposée. Un programme de simulation a été proposé qui nécessite des améliorations dans l'avenir pour les futurs Masters. Une station d'usinage dont les données pratiques connus a été proposée par l'S.N.V.I.

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