Lexique de la robotique

Ce lexique de la robotique présente quelques termes spécifiques que vous rencontrerez au cours de vos lectures sur le site HumaRobotics.  Plus précisément, ces termes sont en lien avec la robotique en milieu industriel.

Le robot collaboratif SawyerLe bras robotique est une partie qui compose le robot. Il peut aussi constituer le robot à lui-seul. Le bras robotique se compose d’éléments fixes reliés entre ­eux par des moteurs permettant la rotation ou la translation. Un bras robotique apporte de la flexibilité et la dextérité à son utilisateur: le bras peut se mouvoir pour atteindre les endroits désirés. A titre d’exemple, le robot Sawyer est un bras robotique constitué de 7 axes.

A l’extrémité du bras robotique, se place le préhenseur. Le bras robotique fonctionne généralement par programmation ou par apprentissage si le robot possède cette fonction.

La cage de sécurité ou cage de protection permet d’instaurer une barrière physique entre les robots non collaboratifs et les humains. C’est une enceinte fermée qui garantit une protection physique entre le robot et les opérateurs.

Il s’agit de la charge maximale que peut porter le robot sans dégrader la répétabilité et les performances dynamiques.

Le mot cobot est la contraction des mots « robot » et « coopératif ». Le terme « cobot » a été inventé à la fin des années 90 par deux chercheurs américains, Michael Peshkin et Edward Colgate, pour l’industrie automobile, afin d’encourager la collaboration entre machines et humains. Le cobot désigne une catégorie de robot « conçu pour une interaction directe avec un opérateur humain, dans un espace de travail partagé ».

Le cobot ou robot collaboratif se caractérise par :

– Sa simplicité de programmation

– Sa flexibilité et sa capacité à changer rapidement de tâches selon les besoins de l’entreprise

– Sa sécurité. Le cobot dispose d’une sécurité intrinsèque basée sur son design qui lui permet de travailler avec l’homme sur un même espace de travail, sans cage de protection.

En robotique, la compliance est la faculté d’un robot à réagir en fonction des forces extérieures appliquées sur lui. Il existe de types de compliance: la compliance active et la compliance passive (le cas du robot Sawyer).

La compliance passive est préférable à la compliance active. En compliance passive, on utilise des systèmes mécaniques composés de ressorts, axes et articulations. Il n’y a pas d’interaction entre l’ordinateur de contrôle du robot et le système compliant par lui-même.

La compliance active utilise des capteurs de forces ou/et couples pour interagir avec le contrôleur du robot et commander ses mouvements en fonction des retours d’informations fournis par le capteur.

Les degrés de liberté d’un robot sont des axes associés à un actionneur (moteur). Le nombre de degrés de liberté est un paramètre important dans la description d’un robot: il détermine les mouvements possibles du robot. Un robot avec 2 axes peut bouger sur un plan fixe. Un robot avec 3 axes peut bouger dans l’espace. A titre d’exemple, le robot Sawyer est composé de 7 degrés de libertés ou 7 articulations ou 7 axes.

L’énergie cinétique correspond à la masse embarquée multipliée par la vitesse. L’énergie cinétique s’exprime en Joule (J).

Dans le cadre de la législation des robots en Europe, l’énergie cinétique est une valeur de référence dont il est obligatoire de tenir compte. L’énergie cinétique d’un robot ne doit pas dépasser 4J dans le cadre d’un mouvement sans recul (valeur n°1) ou 10J si le mouvement recule ou reste libre (valeur n°2. ex: des portes d’ascenseur).

Norme securité robot Sawyer

Il est plus intéressant de parler d’énergie cinétique que de vitesse maximum de fonctionnement.

Vous avez peut-être déjà entendu les expressions suivantes « Industrie 4.0« , « Usine du futur« , « Smart manufacturing » ou « Industrie du futur » ? Ces termes sont employés pour désigner l’évolution des méthodes de production dans l’industrie. Cette évolution se base sur l’innovation et les nouvelles technologies (robotique collaborative, intelligence artificielle, objets connectés, réalité augmentée..).

L’objectif est de tendre vers une industrie plus agile et plus intelligente : les industries doivent être capable d’une plus grande flexibilité dans leur processus de production.

L’industrie du futur est une révolution des processus de production.

Un îlot robotisé permet de concentrer dans un même espace plusieurs opérations. Ces opérations sont réalisées par un ou plusieurs robots qui travaillent en concordance. Les îlots robotisés servent à augmenter le rythme et la qualité de production en déchargeant les opérateurs des tâches dangereuses, répétitives et pénibles.

Grâce à sa communication ModBus ou TOR, le robot Sawyer pourrait être intégré dans un îlot robotisé qui lui permet de communiquer avec les autres machines.

Intera est une plateforme logicielle. Intera est l’une des caractéristiques premières des robots collaboratifs de Rethink Robotics. Comme le cobot Baxter, Sawyer est alimenté par la plateforme logicielle Intera, la plus intuitive de l’industrie. Il dispose de la même interface interactive et intuitive qui permet aux opérateurs de programmer, facilement et rapidement, le robot par apprentissage.

Aujourd’hui, le robot Sawyer fonctionne sous la version Intera 3. Le logiciel Intera continue d’évoluer avec des mises à jour régulières.

Landmarks Rethink Robotics

Les Landmarks sont des points de repères, semblables à des QR codes, conçus par Rethink Robotics. Les Landmarks servent à enregistrer les emplacements des différents éléments de l’environnement du robot. En cas de déplacement du robot ou de son poste de travail, il suffit d’utiliser le mode de repositionnement pour que Sawyer réenregistre chaque Landmarks et recalcule automatiquement ses trajectoires.

Le Pick and Place est une application industrielle qui consiste à saisir un objet, le déplacer et le reposer. La plupart des applications pick and place peuvent être gérées de manière autonome par des robots collaboratifs.

Voir une vidéo du robot Sawyer sur une application Pick and Place.

Un poste de travail collaboratif est une application ou une tâche sur laquelle on retrouve une interaction Homme-Robot. L’espace de travail est partagé entre l’opérateur et le robot. Cette nouvelle vision de l’industrie prône une équipe Homme-robot plus performante qu’une équipe de robots seuls.

Une préhenseur, effecteur ou gripper, est un dispositif mécanique servant à la saisie et la manipulation d’objets. Le préhenseur est la terminaison du robot. Par exemple, les préhenseurs de l’Homme sont les mains. Pour un robot, on peut généralement changer ses préhenseurs en fonction de la tâche à effectuer. Les plus communs sont la pince électrique et la ventouse pneumatique.

Le robot Sawyer peut être livré avec deux préhenseurs de la marque Rethink Robotics: le Electrical Gripper et le Vacuum Gripper.

La programmation par apprentissage, appelé aussi programmation par démonstration, est une fonction que l’on retrouve sur certain robots. Les robots sont souvent dédiés à être utilisés et manipulés par des opérateurs novices ou sans connaissances poussées en programmation. Plus besoin de taper de longues lignes de code dans des langages informatiques obscures. La programmation par démonstration consiste à montrer directement au robot la tâche qu’il doit reproduire en le manipulant et en lui montrant les gestes qu’il doit faire.

La répétabilité d’un robot est sa capacité à obtenir le même résultat lors de la mesure du positionnement répété du robot sur un point. Par exemple, le robot Sawyer a une répétabilité inférieure à 0,1 mm. Cela signifie que le robot Sawyer est capable de revenir au même endroit à moins de 0,1 mm en moyenne sur une série d’actions identiques.

Un robot collaboratif est un robot conçu pour travailler en collaboration avec les opérateurs sur un même espace de travail. Aussi appelés « cobot », le robot collaboratif intègre des fonctions de sécurité qui lui permet de supprimer les enceintes grillagées selon le type d’applications.

Un robot industriel est un système ayant un ou plusieurs bras possédant plusieurs degrés de liberté et pouvant se déplacer sur plusieurs axes. Le robot industriel est programmable pour effectuer des tâches et manipuler des objets afin de remplacer l’Homme dans des travaux à haute précision, très complexes ou trop dangereux. Pour cela il est équipé d’un outil, un préhenseur, spécifique à sa tâche.

Technologie propre au robot Sawyer. Le Robot Positioning System (RPS) ou le système de positionnement du robot est une fonction caractéristique de la flexibilité et la simplicité d’utilisation du robot Sawyer. Le RPS est un système basé sur la reconnaissance de Landmarks qui permet au robot de répondre dynamiquement à une modification de son environnement. Par exemple, grâce à sa caméra située au niveau du poignet, le robot Sawyer est capable de lire les Landmarks et recalculer rapidement les trajectoires d’une application après une modification de l’environnement (la table de travail qui bouge) ou lors du déplacement du robot (changement d’applications).

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