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1 GPA546 Robots industriels Ahmed Joubair, ing. Ph.D. Chargé de cours ÉTS Ilian Bonev, ing., Ph.D. Professeur, ÉTS

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1

GPA546 Robots industriels

Ahmed Joubair, ing. Ph.D. Chargé de cours ÉTS

Ilian Bonev, ing., Ph.D. Professeur, ÉTS

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Cours 1 : Révision

Espace cartésien 3D

– Maximum 6 degrés de liberté

(3 translations + 3 rotations localisation, pose)

– Représentation de l’orientation (!)

# moteurs (axes) = # ddl du robot

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Cours 1 : Révision

Types de robots industriels

Cartésien

Polaire

Cylindrique Anthropomorphique

SCARA

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Cours 1 : Révision

Historique

Premier robot industriel 1961

(Joseph Engelberger, UNIMATE)

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Cours 1 : Révision

Historique

Premier robot ABB 1973

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Cours 1 : Révision

Statistiques pour 2013

– plus d’un million de robots industriels en service

– 2 250 robots vendus au Canada

– 36 560 robot vendus en Chine

Usine du GM à Shanghai La CinéRobothèque à Montréal

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Cours 1 : Révision

Foxconn

– 1,5 millions employés, salaire mensuel déjà 470 $ …

– déjà déployé environ 30 000 robots à Jincheng (Chine)

Certains des 30 000 robots déjà fabriqués par Foxconn (coût : 20 000 $)

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Cours 1 : Révision

Universal Robots et Rethink Robotics

– UR5 à 28 000 $US, sécuritaire, >2 600 robots vendus

– Baxter à 25 000 $US, sécuritaire, ~800 robots vendus (?)

Des robots qui vont enfin démocratiser la robotique industrielle

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Cours 2 : Description des

robots IRB 120 & IRB 1600, des

règles sécurité, et du logiciel

RobotStudio

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Familiarisation avec le robot IRB 1600

IRB 1600 - 5/1.45 type A IRC5 avec FlexPendant

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Robot IRB 1600 (manipulateur)

Mouvement des axes (tous les axes en position zéro)

(+180º, −180º)

(+150º, −90º)

(+65º, −245º) (+200º, −200º) ou 380 tours max !!!

(+115, −115º)

(+400º, −400º) ou 576 tours max !!!

DANGER ! déverrouillage des freins

limites logiciels (axes 1—6)

limites mécaniques (axes 1—3)

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Robot IRB 1600 (manipulateur)

Terminologie et quelques détails techniques

base

bras inférieur

bras supérieur

poignet

bride d’outil

(« tool flange »)

moteurs AC sans balai

avec des résolveurs

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Robot IRB 1600 (manipulateur)

Précision

répétabilité de pose : 0.02 mm

précision de la trajectoire linéaire : 1.03 mm

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Robot IRB 1600 (manipulateur)

Enveloppe de travail (en mm)

DANGER !

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Robot IRB 1600 (manipulateur)

Vitesses articulaires maximales et vitesse linéaire maximale

150º/s

160º/s

170º/s 320º/s

400º/s

460º/s

DANGER !

vitesse linéaire maximale : ~9 m/s !!!

poids des deux bras : 55 kg !!!

dans 99% des impacts, le robot gagne…

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Robot IRB 1600 (manipulateur)

Schéma des charges

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Contrôleur

Sectionneur général du module de commande

Sélecteur de mode à clé (Manuel ou automatique)

Bouton lampe de mise sous puissance et Reset arrêt d’urgence

Bouton poussoir d’arrêt d’urgence

Ports Ethernet Service et USB

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Contrôleur

Rack PC (Pentium 4, 1.4 GHz)

Carte CompactFlash (256 Mo) (c’est le « disque dur »)

Interface puissance Module E/S DeviceNet

LEDs de sécurité Carte d’axes (Motorola PowerPC 250 MHz)

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Sécurité

Objectif :

– Protéger l’opérateur du danger potentiel du robot

en mouvement.

Où se produit la majorité des accidents en milieu industriel ? – Installation

– Mise en route, test, préparation

– Programmation (positions de travail)

– Maintenance

– Production

Meilleur sécurité = formation

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Accidents mortels – une réalité

“In 1981, a 37-year-old Japanese factory worker, climbed over a safety

fence at a Kawasaki plant to carry out some maintenance work on a

robot. In his haste, he failed to switch the robot off properly. Unable

to sense him, the robot's powerful hydraulic arm accidentally pushed

the engineer into a grinding machine.”

“On July 21, 1984, a 34 year old die cast operator with 15 years

experience went into cardiopulmonary arrest after being pinned

between the right rear end of a hydraulic robot and a safety pole.”

“On June 8, 1999, a 23-year-old carousel operator was killed when his

foot tripped a light sensor causing a computer controlled robotic

platform to come down from above, crushing his skull.”

“On January 19, 2001, a 29-year old male died from injuries sustained

when he was struck on the head by a cycling single-side gantry robot.”

du 1978 au 1987, au moins dix accidents mortels au Japon, causés par

des robots industriels.

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CAN/CSA-Z434-14

Robots industriels et systèmes robotiques

« Cette norme énonce les exigences minimale relatives à la

fabrication […], et à la formation du personnel afin de prévenir les

blessures et les accidents et d’améliorer la sécurité du personnel qui

utilise des systèmes robotiques. »

« Avant de programmer un robot, le programmeur doit effectuer une

vérification visuelle du robot et de l’espace protégé pour s’assurer

qu’il n’y a pas de conditions susceptibles d’entraîner des

risques/phénomènes dangereux. »

« L’utilisateur doit voir à ce que toute personne chargée de la

programmation, de l’apprentissage, de la conduite ou de l’entretien

des robots […] soit formée sur les questions de sécurité concernant

les tâches à exécuter. »

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Dispositifs de sécurité au A-0610

Interrupteurs à

clé captive

Arrêts d’urgence Principaux

Reset

Cellules

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Dangers potentiels

http://www.youtube.com/watch?v=R5Gx8jpwyQ0

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Dangers potentiels

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Dangers potentiels

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Règles générales de sécurité

1. Si le robot ne bouge pas,

Ne pas assumer qu’il ne bougera pas.

2. Si le robot répète une séquence,

Ne pas assumer qu’il va continuer à le faire.

3. Maintenir du respect pour ce qu’est un

robot et ce qu’il peut faire.

Training Maxims

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Règles essentielles de sécurité

ATTENTION : Voir les règles de sécurité niveau 3

Utilisation des robots par des personnes formées

Obtenir l’approbation écrite avant l’utilisation

Enlever les objets inutiles du périmètre (aucune chaise permis)

Porte fermée aucune personne à l’intérieur du périmètre

Une seule personne dans le périmètre lorsque le robot est vivant

Avoir le boîtier activé dans le périmètre (si robot vivant)

Ne jamais utiliser les boutons de desserrage des freins

Être près d’un arrêt d'urgence en mode auto

Opération du robot en état d’ébriété = exclusion

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Règles de bonne conduite

Boîtier accroché ou dans vos mains

(Ne pas les interchanger)

Inspecter le bon état des équipements

Vérifier le fonctionnement des boutons d’arrêt

d’urgence et de l’interrupteur d’homme-mort (gâchette)

Vérifier les limites physiques sur l’axe #1

Réduire la vitesse à 30 % lors de la 1ère utilisation et

entre 30 et 100 % après (commande VelSet)

Tester vos programmes à vitesse réduite

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Les modes de marches

Mode de marche manuel

− Vitesse bridée à 250 mm/s

− Gâchette relâchée Moteurs hors puissance

Le voyant clignote à 1 Hz

− Gâchette appuyée Moteurs sous puissance

Le voyant est allumé

Mode de marche automatique

− Vitesse maximale

− Moteurs hors puissance

Le voyant est éteint

− Appui sur le bouton Moteurs sous puissance

Le voyant est allumé

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FlexPendant vs RobotStudio

« FlexPendant » « RobotStudio»

Edition des

programmes

Edition des

paramètres site

Chargement du

logiciel système

Optimisation du procédé

Pilotage manuel

Visualisation des

E/S

Visualisation des

archives

Fenêtre de production

Opérateurs

Production-

Trajectoires

Techniciens

Maintenance-

Programmation

Sauvegardes &

chargements

Ecrans de dialogue Opérateur

Enregistrement des archives

Création des unités et

signaux

d'Entrées-sorties

Fonctionnalités

avancées de

programmation

Réglages robot

Création, reprise de points

Sauvegarde

en mode automatique

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FlexPendant vs RobotStudio

Attention REVOKE (FlexPendant) annule les

modifications apportées par RobotStudio !!!!

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Le FlexPendant

Joystick

Bouton poussoir

d’arrêt d’urgence

4 touches

programmables

4 touches

d’exécution

Ecran LCD tactile,

7.7 pouce, 256

couleurs ;

Configuration

droitier ou gaucher ;

multi-langues ;

Windows CE.NET ;

VisualStudio.NET.

Gâchette de

validation

(Homme mort)

« Enabling device »

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Le FlexPendant – La fenêtre de démarrage

Accès à la barre d’outil rapide

Accès au

menu ABB

(Fenêtre de base)

Accès aux

écrans de

dialogue opérateur

Fenêtre de l'opérateur

(ex : Ecran de bienvenue)

Barre des « tâches »

(vues et applications

ouvertes)

Barre d'état

Accès aux archives

45

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Le FlexPendant – La fenêtre de base

Sauvegarde et rechargement d’un backup

Visualisation des Entrées-Sorties

Editeur de données

Accès aux différents

modes de redémarrage

Accès aux différents

niveaux utilisateur

Editeur de programme

Ecrans ouverts

Fermeture de la

fenêtre affichée

Ecran de Pilotage Manuel

Ecran de Production

Archivage des évènements

Explorateur des unités de mémoire

(hd0a et memory stick)

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Le FlexPendant – Barre d’état

Unités mécaniques :

- actives ou inactives

- sélectionnée pour le pilotage manuel

Tâches de mouvement :

exécutables ou pas

Mode de marche

nom du

système actif

état de fonctionnement

des robots

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Le FlexPendant – Barre d’outil rapide

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Pilotage manuel

Fenêtre de Pilotage Manuel Barre d’outil rapide ou

Deux écrans pour sélectionner les principales conditions de mouvement

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Position courante :

– 2 présentations différentes, suivant le mode de déplacement :

axe par axe, cartsésien.

Déplacements du levier :

Pilotage manuel

50

ou

ou

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Type de déplacement :

Pilotage manuel

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Mouvements articulaires (axes 1, 2, 3) :

Pilotage manuel

52

Axe 2 +

2 +

Axe 3 +

3 + Axe 1 -

1 -

Axe 2 -

2 -

Axe 3 -

3 -

Axe 1 +

1 +

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Mouvements articulaires (axes 4, 5, 6) :

Pilotage manuel

53

Axe 5 +

5 +

Axe 5 - 5 -

Axe 6 -

6 -

4 +

Axe 4 + Axe 4 -

4 -

Axe 6 +

6 +

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Référentiels

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Xf

Zf

Yf

Référentiel Poignet (tool0)

Yt

Xt

Zt

Référentiel Outil

Zr

Yr

Xr

Référentiel Base

Zw

Yw

Xw

Référentiel Atelier

Référentiel Pièce Zp

Yp

Xp

Référentiel Pièce Zp

Yp

Xp

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Modes de déplacements

Mode articulaire (« Axes 1-3 » ou « Axes 3-6 ») :

– Grand déplacement du TCP ;

– Enlever l’erreur d’un dépassement des limites des

joints.

Mode Cartésien (« Linéaire » ou « Réorient. ») :

– Petit déplacement.

ATTENTION : Anticiper les mouvements du robot !!!

Y

X

Z

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RobotStudio

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RobotStudio

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Basé sur la technologie VirtualRobot, une

réplique exacte du logiciel qui fait

fonctionner les robots ABB.

Il permet des simulations exactes en

utilisant les programmes et les fichiers de

configuration identiques à ceux utilisés

dans l’atelier.

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RobotStudio

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Modélisation d’une cellule

Modélisation d’outils

Programmation interactive

Éditeur RAPID

Programmation MultiMove

Simulation

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