Un robot industriel est un manipulateur multi-articulé ou un dispositif machine à plusieurs-degrés-de-liberté conçu pour les applications industrielles. Il peut effectuer automatiquement des tâches, en s'appuyant sur sa propre puissance et ses capacités de contrôle pour réaliser diverses fonctions. Il peut être commandé par des humains ou fonctionner selon des séquences préprogrammées. Les robots industriels modernes peuvent également agir selon des principes établis grâce à la technologie de l’intelligence artificielle.
Un robot industriel se compose de trois parties de base : le corps, le système d'entraînement et le système de contrôle. Le corps, y compris la base et les actionneurs, comprend le bras, le poignet et la main ; certains robots disposent également d'un mécanisme de locomotion. La plupart des robots industriels ont 3 à 6 degrés de liberté, le poignet ayant généralement 1 à 3 degrés de liberté. Le système d'entraînement comprend l'unité de puissance et le mécanisme de transmission, utilisés pour permettre aux actionneurs de produire les mouvements correspondants. Le système de contrôle émet des signaux de commande au système d'entraînement et aux actionneurs en fonction du programme d'entrée et effectue le contrôle.
Les robots industriels sont classés en quatre types en fonction du mouvement de leurs bras :
1. Bras de coordonnées cartésiennes : déplacez-vous le long de trois coordonnées cartésiennes ;
2. Bras de coordonnées cylindriques : effectuent des mouvements de levage, de rotation et d'extension/rétraction ;
3. Bras à coordonnées sphériques : rotation, inclinaison et extension/rétraction ;
4. Bras articulés : ont plusieurs articulations de rotation.
Aujourd'hui, décomposons ces quatre types de robots industriels et voyons lequel vous est le plus familier.
Robots multi-axes
Les robots multi-axes, également appelés manipulateurs-à axe unique, bras robotiques industriels, cylindres électriques, etc., sont des systèmes robotiques construits sur un système de coordonnées cartésiennes XYZ comme modèle mathématique de base. Ils utilisent des servomoteurs ou des moteurs pas à pas comme manipulateurs à axe unique entraînés - comme unités de travail de base, et des vis à billes, des courroies synchrones et des engrenages à crémaillère et pignon comme méthodes de transmission courantes. Ils peuvent atteindre n'importe quel point du système de coordonnées tridimensionnelles XYZ-et suivre une trajectoire de mouvement contrôlable.
Les robots multi-axes utilisent un système de contrôle de mouvement pour le contrôle d'entraînement et programmable. Les trajectoires de mouvement linéaires et courbes sont générées à l'aide d'une interpolation multi-points, et le fonctionnement et la programmation sont réalisés grâce à une programmation pédagogique guidée ou à un positionnement de coordonnées.
Robot SCARA
Un robot SCARA est un type particulier de robot industriel doté de coordonnées cylindriques. Il dispose de trois joints rotatifs à axes parallèles pour le positionnement et l'orientation dans un plan. L'articulation restante est une articulation en translation, utilisée pour le mouvement de l'effecteur terminal perpendiculairement au plan. Le point de référence du poignet est déterminé par les déplacements angulaires φ1 et φ2 des deux articulations rotatives et le déplacement z de l'articulation en translation, c'est-à-dire p=f(φ1, φ2, z), comme le montre la figure. Ces robots sont légers et ont un temps de réponse rapide ; par exemple, le robot Adept 1 SCARA peut atteindre des vitesses allant jusqu'à 10 m/s, plusieurs fois plus rapides que les robots articulés classiques. Il est particulièrement adapté aux opérations de positionnement plan et d’assemblage vertical.
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Coordonnées XY (avant, arrière, gauche, droite)
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Coordonnées Z (haut, bas)
Coordonner le robot
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Un robot de coordonnées est un manipulateur polyvalent-capable d'un contrôle automatique, d'un fonctionnement reprogrammable, de plusieurs degrés de liberté et de relations cartésiennes spatiales. Son fonctionnement implique principalement un mouvement linéaire le long des axes X, Y et Z. Les robots de coordonnées utilisent un système de contrôle de mouvement pour le contrôle de conduite et de programmation. Les trajectoires linéaires et courbes sont générées par interpolation multi-points, et le fonctionnement et la programmation sont réalisés grâce à une programmation pédagogique guidée ou à un positionnement de coordonnées.
En tant que solution de système robotique automatisé-à faible coût et simple-structurée, les robots coordonnés peuvent être appliqués à des domaines de production industrielle courants tels que la distribution, le moulage goutte à goutte, la pulvérisation, la palettisation, le tri, l'emballage, le soudage, le traitement des métaux, la manutention, le chargement et le déchargement, l'assemblage et l'impression. Ils offrent une valeur d'application significative en remplaçant le travail manuel, en améliorant l'efficacité de la production et en stabilisant la qualité des produits.
Robots série et parallèle
La structure série d'un robot en série est une chaîne cinématique ouverte ; ses maillons mobiles ne forment pas une chaîne structurelle fermée. Les robots série offrent un espace de travail important et sont plus faciles à déplacer, évitant les effets de couplage entre les axes d'entraînement. Cependant, chaque axe doit être contrôlé indépendamment, ce qui nécessite des encodeurs et des capteurs pour améliorer la précision du mouvement.
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Les robots parallèles, quant à eux, complètent dans leur application les robots industriels traditionnels en série, formant une chaîne cinématique fermée. Les robots parallèles sont moins sujets aux erreurs dynamiques et présentent une grande précision sans accumulation d'erreurs. De plus, leur structure compacte et stable, avec la plupart des axes de sortie supportant une force axiale, se traduit par une rigidité et une capacité de charge élevées. Cependant, pour les robots parallèles, la résolution directe est plus difficile que la résolution inverse.
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Robot parallèle 2-DOF
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Robot parallèle 3-DOF
Les mécanismes parallèles DDoS sont divers et complexes et appartiennent généralement aux catégories suivantes :
1. Mécanismes parallèles planaires à 3 DOF, tels que le mécanisme 3-RRR, qui possède deux axes de translation et un axe de rotation ;
2. Mécanismes parallèles sphériques 3-DOF, tels que le mécanisme sphérique 3-UPS-1-S. La cinématique de ce type est simple, tant en cinématique avant qu'en cinématique inverse, ce qui en fait un mécanisme spatial mobile 3D largement utilisé ;
3. Mécanismes parallèles spatiaux à 3 degrés de liberté, tels que le robot parallèle Delta. Ces mécanismes sont sous-estimés et leur caractéristique la plus importante est que leur mouvement varie en différents points de l’espace de travail.
4. Une autre catégorie comprend les mécanismes spatiaux avec des liens auxiliaires et des paires cinématiques ajoutés.
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Robot parallèle 4-DOF
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Robot parallèle 6-DOF
Les mécanismes parallèles 6-DOF constituent une catégorie majeure de mécanismes de robots parallèles et sont les mécanismes parallèles les plus étudiés par les chercheurs au niveau national et international. Ils sont largement utilisés dans les simulateurs de vol, les capteurs de force et de couple 6D et les machines-outils parallèles. Cependant, de nombreuses technologies clés pour ces mécanismes n'ont pas été entièrement résolues, comme leur cinématique avant, l'établissement de modèles dynamiques et l'étalonnage de précision des machines-outils parallèles.
