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Direction Générale des Etudes
Technologiques
Institut Supérieur des Etudes Technologiques de Béja
المعهد العالي للدراسات التكنولوجية بباجة
Introduction à la robotique Définition de la robotique La robotique est l’ensemble des techniques permettant la conception et la réalisation de machines automatiques ou des robots.
Un robot est un dispositif MECATRONIQUE
assemblant mécanique, électronique et informatique conçu pour accomplir automatiquement des taches reproduisant, dans un domaine précis, des actions humaines. Le robot: de quoi se compose? Capteurs Partie électronique Intelligence Centre de Partie logicielle Programme Son, Pression,.. Artificielle traitement Partie Matérielle
Partie Actionneurs Arduino,.. électromécanique
Moteur, Pompe,.. Composantes d’un robot
Un capteur est un dispositif permettant de
transformer une grandeur physique observée en une grandeur physique utilisable. Il sert à collecter toutes sortes d’informations terrain : tensions électriques, vibrations, températures, pressions, sons, consommation de lubrifiants ou d’électricité, etc. Composantes d’un robot Capteurs Les robots sont équipés de capteurs leur permettant de percevoir l’environnement dans lequel ils évoluent : • proprioceptifs : mesurent l’état du robot lui-même (capteur de position (GPS), capteur de vitesse, capteur de charge de batteries, ...) • extéroceptifs : renseignent sur l’état de l’environnement (capteur de température, télémètre (RADAR, LIDAR), boussole, détecteur de chaleur/lumière, ...) Composantes d’un robot Capteurs Les capteurs peuvent être plus ou moins précis. • Portée des capteurs • Précision des mesures • Perception de bruit L’espace de perception constitue la partie de l’environnement qu’un robot peut percevoir grâce à ses capteurs. Capteurs
Capteur de son Capteur de pression Capteur d’humidité du sol
Capteur de pluie Capteur de gaz Capteur de flamme
Carte Arduino Actionneurs
Moteur DC Moteur DC avec roues
Servo Moteur Ventilateur
Composantes d’un robot
Boucle de décision Un robot est capable d’extraire de l’information à partir de son environnement et d’utiliser ses connaissances pour décider comment agir. Un robot est équipé de capteurs et d’effecteurs. Composantes d’un robot Effecteurs Les robots sont équipés d’effecteurs leur permettant d’agir dans l’environnement : • roue • bras • jambes • pinces, etc Composantes d’un robot
Effecteurs Les effecteurs peuvent également être plus ou moins précis. • Exactitude des déplacements • Déviations dues à l’environnement • Evènements externes imprévus
Exemple: BigDog, la mule de l’armée américaine,.. Autres composantes De nombreuses autres composantes peuvent êtres présentes, selon le type de robot considéré : • périphériques de stockage (stocker des programmes, des informations sur l’environnement, ...), • interfaces de communication (écran, wifi, ...), • unité d’alimentation (batterie, panneaux solaire, ...) Comparaison avec l’être humain Les avantages de la robotisation Ils tournent autour de 3 critères: 1. Les enjeux économiques: travaillent 24/7 sans fatigue, seul (une fois correctement programmé) réduction des coûts, amélioration de la qualité des produits ( plus précis et robuste qu’un humain) 2. Les enjeux humains: soulage l’employé face à certaines tâches difficiles (charges lourdes, la manipulations de produits toxiques et dangereux), tâches répétitives et ennuyeux. 3. Les enjeux environnementaux: optimise une ligne de production (économie des matières premières et diminution des déchets – exemple: un robot soudeur qui réalise une soudure parfaite en peu de temps) Critères de prendre en considération lors du choix du robot 1. L’environnement et son utilisation: milieu chaud, froid, humide, toxique,… 2. Nombre d’axes: si le robot se trouve dans une zone où il y a pas mal d'obstacles autour de lui le nombre d‘axes sera très important. 3. Charge qu’il peut supporter: il faut bien faire attention dans les datas sheets du robot à choisir, il doit être capable de supporter les charges de l’application. 4. Cadence et son rayon d’action: le rayon c'est l'endroit que le robot peut atteindre et la cadence est sa vitesse même chose ça va dépendre de l'utilisation. 5. Répétabilité et précision: par exemple pour la précision si on prend les fabricants de téléphones il est nécessaire d'avoir une précision de l'ordre du micromètre même chose pour la répétabilité pour le téléphone il faut que le robot puisse répéter les mêmes mouvement à l'infini. La répétabilité et la précision peuvent jouer un rôle importants dans des applications et pour d'autres un peu moins. Différents fabricants Les 2 grandes catégories de robots: Robots manipulateurs: robots ancrés physiquement à leur place de travail et généralement mis en place pour réaliser une tâche précise ou répétitive. Robots mobiles: robots capables de se déplacer dans un environnement. Ils sont équipés ou non de manipulateurs suivant leur utilisation. Exemples de robots: • Robots de l'industrie automobile (vissage, assemblage, peinture, détourage/découpe, coulée de substances dangereuses, étiquetage, soudage, manutention) Exemples de robots: • Robots agricoles Désherbage, ensemencement de nuages, plantation de graines, récolte, surveillance environnementale et analyse des sols, etc.) Exemples de robots: • Robot médical : Ils peuvent effectuer des opérations chirurgicales précises dans des endroits minuscules et transporter des substances dangereuses. Exemples de robots: • Robots spatiaux : ce sont des dispositifs robotiques utilisés pour aider, augmenter ou remplacer les astronautes afin d'effectuer des tâches difficiles ou répétitives telles que des réparations dans des environnements dangereux (comme ceux présentant des risques de radiations ou de micrométéorites), des procédures de routine (capture vidéo), etc. . Exemples de robots: • Robot plongeur : les robots effectuent diverses tâches, de l'élevage de poissons à l'analyse des épaves, et aident les biologistes marins, les ingénieurs hydrauliques, les paysagistes et même la police à mieux faire leur travail. Exemples de robots: • Un robot pour des raisons de sécurité Les 3 principales branches de la robotique: • Une branche de l’informatique (Programmation, Intelligence Artificielle, Deep learning, Machine learning, etc.)
• Une branche du génie électrique (Moteurs, carte
électronique, capteurs, etc.)
• Une branche du génie mécanique (Conception,
modélisation géométrique, modélisation mathématique, cinématique, dynamique, contrôle) Dans ce cours nous allons étudier le manipulateur industriel.
