La contribution de la robotique dans l’industrie

Définition de la robotique

La robotique est l’ensemble des techniques permettant la conception et la réalisation de machines automatiques ou de robots. L’ATILF définit le robot de la manière suivante : « Appareil effectuant, grâce à un système de commande automatique à base de micro-processeur, une tâche précise pour laquelle il a été conçu dans le domaine industriel, scientifique ou domestique » [1]. En étymologie : « le mot tchèque robota (travail), un robot est un système mécanique poly articulé mû par des actionneurs et commandé par un calculateur qui est destiné à effectuer une grande variété de tâches» [2]. L’aspect de la robotique industrielle est le contrôle de la fabrication, l’automatisation des chaines de production et la manipulation des objets. En plus, elle inspecte les produits, rapidement et d’une manière précise. On appelle robot industriel un système poly articulé permettant de déplacer et d’orienter un outil ou « organe effecteur » dans un espace de travail [3].

Figure 1.1 : Robots soudant dans une chaine de production Les robots industriels sont très utilisés en automobile. Leur conception nécessite une bonne connaissance et un très haut niveau dans le domaine de l’ingénierie pour des raisons de sécurité, ces robots sont installés dans des cages pour éviter tous risques vis-à-vis des ouvriers. Ces derniers sont désormais munis de systèmes de vision qui accroissent leur souplesse d’exécution et permettent de vérifier la qualité des produits fabriqués. Un robot se compose d’une partie mécanique, le bras lui-même, d’une armoire de commande composée d’une unité centrale qui pilote les électroniques de commande d’un ou plusieurs axes qui en assure l’asservissement, de variateurs de vitesse et d’un langage de programmation spécialisé qui permet de commander le robot[4]. Certains robots disposent d’un mode d’apprentissage qui permet de répéter les mouvements réalisés librement à la main. L’élément essentiel étant la fidélité la capacité du robot à atteindre successivement la même position dans une tolérance définie. Une procédure de calibration permet de reprendre le zéro de chacun des axes. Ils peuvent être associés à un système de vision qui leur permet de corriger les déplacements.

La contribution de la robotique dans l’industrie

La robotique possède de nombreuses formes de différentes disciplines. Les robots sont intensivement utilisés dans le domaine de l’industrie, où ils effectuent des tâches dangereuses avec rigueur. Avec le progrès de la robotique, la technologie des robots industriels s’améliore et leur coût diminue. Ils ont été développés pour intervenir dans les milieux à risques, par exemple dans les centres nucléaires ou dans des environnements créant un fort taux de corrosion. Ils sont depuis longtemps utilisés dans les chaînes de montage de l’industrie automobile en remplacement les ouvriers dans les tâches pénibles et dangereuses (peinture, soudage, emboutissage). Ils servent aussi beaucoup dans le maniement d’objets lourds ce qui est une autre utilisation très courante et aussi pour le petit assemblage de précision sur des petites séries. Les robots contribuent aussi à appuyer la fabrication, « lean manufacturing » est un système de production qui utilise efficacement les ressources. « Lean manufacturing » raccourcit les délais et réduit les coûts en éliminant les déchets non-valeur. Cette approche réduit des stocks importants en ne produisant que sur une base ponctuelle. La flexibilité est la clé de la production allégée. Les robots sont idéals pour la fabrication sans gaspillage, car ils sont intégrés avec des fonctionnalités qui permettent d’économiser du temps et de matériaux, la flexibilité et la possibilité de changer d’outils et d’effectuer plus d’une fonction ne sont que quelques-uns des avantages de robots industriels. Les robots éliminent le mouvement inutile en déplaçant seulement les mesures qu’ils sont programmées pour robots fiables réduisent les défauts dans le produit fini.

Dans le secteur automobile: L’industrie automobile a enregistré une croissance constante ces dernières années. Cette tendance se poursuit. De nouveaux marchés et de nouvelles technologies ouvrent des perspectives entièrement nouvelles. Dans ce secteur l’innovation est très importante car la compétition est considérable, ce qui incite les fabricants à faire mieux que leurs concurrents. Rien de plus logique, dès lors, à ce que les grands acteurs de l’industrie automobile aient été demandeurs d’une utilisation à grande échelle non seulement de robots soudeurs et manipulateurs mais aussi d’une combinaison avec des machines-outils. Cette combinaison aboutit à un « Flexible Manufacturing System (FMS) », c’est-à-dire une chaîne de production flexible. La configuration FMS la plus simple est la combinaison robot soudeur/robot manipulateur/machine-outil. Grâce aux changements rapides de produit qu’elle permet, cette combinaison possède une multitude d’applications. Figure 1.13 : Fabrication des voitures Ils existent plusieurs modèles des robots sur le marché parmi eux, le fameux KUKA qui répond aux besoins de nombreux domaines, soudage, forgeage, laser ou palettisation.

Ces machines aux multiples applications améliorent l’ensemble de la chaîne de production, de la presse jusqu’à la peinture et au montage final. 2.3. Etude économique de la ligne PET Dans cette étude on va présenter le taux d’utilisation des différentes machines de la ligne en commençant par la machine souffleuse jusqu’à la machine conditionneuse tout en comparant le résultat en format de 2L et de 1L avant l’intégration du robot palettiseur et après. En premier lieu on va stocker les préformes dans une trémie, La trémie est modélisée par le module Queue [de la bibliothèque Blocks de SIMAN/ARENA], puis on va utiliser le module Remove [de la même bibliothèque] pour prendre les préformes de la file d’attente vers la machine souffleuse. Les préformes passent par un convoyeur qui contient 20 cellules, on va représenter le convoyeur par les modules Access, convey et Exit [de la bibliothèque Advanced Transfer de SIMAN/ARENA]. L’entrée sur le convoyeur est modélisée par le module « Access », ce module comporte une file d’attente, en effet une entité (préforme) arrivant à ce module peut ne pas avoir de la place sur le convoyeur, elle devra alors attendre sur cette file.

Une entité ayant accédé à un convoyeur se déplacera en passant par un module « convey » ; il s’agit de l’un des modules de transfert permettant l’envoi d’une entité vers une station (le déplacement des préformes). Le module exit permet d’enlever l’entité qui le traverse d’un convoyeur donc il s’agit de la modélisation de la sortie du convoyeur. Au niveau de la machine souffleuse on a besoin de mettre le module Batch [de la bibliothèque Basic Process de SIMAN/ARENA] pour rassembler six préformes parce que vue que la machine produit 6 bouteilles à la fois dans un temps moyen de 1.54 min ; et le module Separate [de la même bibliothèque] pour séparer les bouteilles. Après, la sortie des bouteilles de la souffleuse, elles vont être acheminées vers la sous tireuse par un convoyeur aérien qui contient 200 cellules, puis elles sont déplacées par d’autre convoyeur vers l’étiqueteuse. Les bouteilles étiquetées sont acheminées vers la fardeleuse, dans cette étape on va utiliser d’autre batch et separate car on va faire le fardage de 6 bouteilles par un convoyeur puis vers la sortis.

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Table des matières

Chapitre I Généralité Sur la robotique
1.1. Introduction
1.2. Définition de la robotique
1.3. La contribution de la robotique dans l’industrie
1.4. L’impact de la robotique sur la production
1.5. Domaine d’application de la robotique –
1.5.1. Dans le secteur agroalimentaire
1.5.2. Dans le secteur automobile
1.5.3. Exemple du robot industriel
1.6. Conclusion
2.1. Introduction
2.2. Présentation de l’usine
2.2.1. Historique
2.2.2. Organigramme
2.2.3. Les différents types de production
2.2.3.1. Le sirop
2.2.3.2. La limonade conditionnée dans des bouteilles en verres
2.2.3.3. les jus
2.2.3.4. La production de la limonade conditionnée dans des bouteilles en plastique
2.2.3.5. Le type d’atelier utilisé
2.2.3.6. Laboratoire
2.3. Etude économique de la ligne PET
2.3.1. Les résultats obtenus :
2.4. Problématique
3.1. Introduction
3.2. Les robots Manipulateurs
3.3. Les différents types de robots manipulateurs
3.4. La conception du bras robotique –
3.4.1. Les différentes étapes pour établir une conception final
3.5. Transformation homogène
3.6. Model géométrique
3.7. Model cinématique
3.7.1. La matrice jacobienne
3.8. Génération de trajectoire
3.9. Conclusion
4.1. Introduction
4.2. Partie Hardware
4.2.1. La carte Arduino
4.2.2.1. Les Moteurs pas à pas
4.2.2.1.1. Les moteurs bipolaires
4.2.3. Les relais
4.3. Partie software
4.3.1. Présentation de Proteus Isis :
4.3.2. Simulation de Circuit électrique
4.3.3. Présentation du logiciel Solidworks
4.3.3.1. Le dessin de bras manipulateurs
4.3.3.2. Introduction à Matlab
4.3.3.2.1. MATLAB/Simulink
4.3.3.3. Simulation de bras manipulateur
5. Estimation des couts
6. Conclusion