MISE EN PLACE D’UN SYSTEME DE POSITIONNEMENT AUTOMATIQUE MULTIAXE

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Programmation par langage informatique :

Il y a deux types de langage de programmation de robot, le langage au niveau effecteur et le langage au niveau tâche.
Le premier langage est constitué d’un ensemble d’instructions textuelles particulières qui sont traduites ensuite par un compilateur ou interprète. Les paramètres géométriques du robot et l’action de l’effecteur figurent dans les instructions. L’opérateur spécifie donc les détails des actions que le robot doit entreprendre.
En ce qui concerne la programmation au niveau tâche, les instructions sont orientées plutôt vers les objectifs de la tâche. L’opérateur est capable d’introduire des instructions à un niveau plus élevé que dans les langages de programmation de niveau effecteur. Ainsi, des tâches plus complexes peuvent être exécutées par le robot.
 Génération de mouvement :
Cette fonctionnalité du contrôleur réalise les calculs mathématiques des consignes que le robot doit suivre.
Les consignes utilisées correspondent aux trajectoires (angles et positions) de chaque axe en fonction du temps. Ces trajectoires cartésiennes accompagnées de l’orientation de l’effecteur sont référencées par rapport à un repère au niveau de la base du robot. Toutes les données caractéristiques de l’état du système, telles que la position, la vitesse, l’accélération, sont ainsi fournies à partir des modèles cinématiques, dynamiques. Ces modèles mathématiques peuvent être élaborées sous forme directe ou inverse.
Le modèle cinématique permet d’étudier la position, la vitesse, l’accélération sans tenir compte des effets qui les ont produit. Il implique l’étude des propriétés géométriques et temporelles de mouvement. Autrement, le modèle dynamique ajoute l’étude des réponses de mouvement dû aux forces et contraintes appliquées au système.
Pour le modèle cinématique, le modèle direct consiste à obtenir le comportement de l’organe terminal à partir des paramètres cinématiques de chaque corps constitutifs du robot. Inversement, le modèle inverse donne comme résultat, les paramètres cinématiques de chaque corps, l’attitude de l’organe terminal supposée déjà connu.
A propos du modèle dynamique, il donne l’équation liant les couples et les forces exercées par les actionneurs et ceux dues aux interactions avec l’environnement aux déplacements des axes. Cela se présente ainsi en un système d’équations différentielles non linéaires de variables q. q est la variable généralisée représentant les paramètres de translation ou de rotation. La récapitulation de ces modèles se résume sur la figure 1.4 suivante.
 Commande des mouvements :
Les robots sont en général munis d’une commande asservie au niveau des articulateurs. Ce type de commande a pour but de profiter des avantages apportés par l’étude des performances des systèmes asservis. En effet, le bouclage, l’insertion des correcteurs proportionnel, intégral et dérivé permettent d’assurer la stabilité, d’augmenter la rapidité ainsi que d’améliorer la précision du système.

Système de positionnement :

Définition :

Un système de positionnement est généralement un système automatique multiaxe capable d’accomplir une tâche désirée à une position dans l’espace donnée par l’utilisateur.
La tâche est souvent répétitive. Elle doit aussi respecter un délai maximal et comprendre une cohérence avec l’évolution de l’environnement.
Par conséquent, le système doit respecter les critères de performance au niveau précision, répétabilité, résolution, effets des charges.
(i) Etude de la précision et la répétabilité :
La précision désigne la capacité du système à atteindre un point désiré. Cela nécessite la mesure de la distance entre la position spécifiée et la position réelle.
La répétabilité définit la faculté de l’effecteur à retrouver la même position pendant plusieurs cycles de déplacement. Il est donc indispensable de connaître la mesure des erreurs
à caractéristique aléatoire sur la même position. La répétabilité est nettement inférieure à la précision du système.
Ces deux propriétés du système sont fonctions de :
· La résolution de l’espace de travail à cause de l’utilisation du système à commande numérique. Ce facteur implique le nombre limité de position valide, l’effecteur sera ainsi conduit vers la plus proche position discrète.
· L’erreur du modèle cinématique. En effet, le résultat du calcul des angles exacts dans le modèle cinématique inverse subsiste des erreurs d’approximation.
· L’erreur provoqué au moment du calibrage du système mécanique et électrique. (zéro mécanique, zéro électrique).
· L’erreur non purement accidentelle ou erreur systématique. Elle est occasionnée par la variation des paramètres physiques produits durant l’opération du système. Par exemple, le frottement au niveau des articulations, courbure des corps du système, variation de la température, jeu mécanique, etc.…
(ii)Résolution de commande :
La résolution de l’espace de travail désigne la plus petite incrémentation de mouvement permise au système. Elle force à subdiviser son volume de travail. Cette résolution dépend fortement de la précision mécanique et de la résolution de commande.
La résolution de commande est déterminée par la numérisation des signaux apportée au système de commande directe et au système inverse de mesure. Le nombre de subdivision autorisé au système est limité par la longueur de bit de contrôle.
Le nombre d’incrément distinguable au niveau d’un axe particulier correspond à:
Nombre d’incrément= 2n
n : nombre de bit de contrôle
(iii) Considération de la charge utile :
La charge utile est spécifiée à une valeur inférieure à la charge maximale supportable par le robot. Cette charge conserve, à une certaine limite, les performances statiques et dynamiques du système.
En régime statique le système soumis à l’effet de l’attraction gravitationnelle sur la charge donne une flèche au niveau des armatures.
La température peut aussi provoquer la dilatation des corps du système et entraîne ainsi un décalage de position de l’organe terminale.
En régime dynamique, le mouvement accéléré des corps du robot implique une apparition de sollicitations, par conséquent, elle conduit à une déflection au niveau des structures du système. Ces effets sont nettement notables dans un mouvement rapide du robot.

Types de positionnement :

Dans le cas général, l’aspect des systèmes robotiques renferme toutes les caractéristiques pouvant induire à la conception d’un système de positionnement. Par ailleurs, ce dernier ne permet que des tâches plus spécifiques et plus simples que l’autre. De ce fait, des techniques de positionnement reliées étroitement à la tâche sont adoptées pour faciliter la mise en œuvre du système. Trois types de positionnement apparaissent ainsi,
(i) Positionnement point à point :
La programmation se fait uniquement au niveau des positions initiales et finales de l’effecteur. Les trajets parcourus ne sont pas contrôlés par le contrôleur numérique (Fig.1.12).

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Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE I : SYSTEME DE POSITIONNEMENT AUTOMZTIQUE MULTIAXE
1.1 Introduction
1.2 Robotique industrielle
a) Notion de base
b) Caractéristiques physiques
(i) Description géométrique
(ii) Précision et répétabilité
(iii) Performance dynamique
(iv) Charge utile
(v) Volume de travail
c) Caractéristiques du contrôleur
(i) Description
(ii) Fonctionnalités des contrôleurs
1.3 Système de positionnement
a) Définition
b) Concepts du système
(i) Etude de la précision et la répétabilité
(ii) Résolution de commande
(iii) Considération de la charge utile
c) Types de positionnement
(i) Positionnement point à point
(ii) Positionnement par axial
(iii) Positionnement par contournage
CHAPITRE II : MISE EN PLACE D’UN SYSTEME DE POSITIONNEMENT AUTOMATIQUE MULTIAXE
2.1 Introduction
a) Réalisation du cahier des charges ou l’Avant-projet
(i) La définition des besoins et des objectifs
(ii) La description de l’environnement du système
(iii) Cycle de fonctionnement
(iv) Contraintes de réalisation
b) Spécification
(i) Modélisation de l’environnement
(ii) Délimitation du système
(iii) Spécifications Fonctionnelles
(iv) Spécifications technologiques
c) Conception fonctionnelle
i) Délimitation du système
ii) Décomposition fonctionnelle
d) Simulation
e) Etude pratique
i) La réalisation et essai pratique du système
ii) Mise au point du système
2.3 Conclusion
CHAPITRE III : APPLICATION DE LA METHODOLOGIE : TRI DE PIECE
3.1 Introduction
3.2 Cahier des charges
a) Cycle de fonctionnement
b) Contrainte de réalisation
3.3 Spécifications
3.4 Conception fonctionnelle
3.5 Simulation de l’étude pratique
CONCLUSION
ANNEXE 1 : NOTION SUR LES MOTEURS PAS A PAS
ANNEXE 2 : PRESENTATION DES LOGICIELS UTILISE POUR LA SIMULATION60

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