Cours de Robotique
Cours de Robotique
ENSPS 3A
ENSPS 3A
MASTER ISTI
MASTER ISTI
Jacques Gangloff
Jacques Gangloff
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Plan du cours
Plan du cours
"
Introduction - vue d'ensemble de la robotique
" Fondements th oriques
Positionnement
" Rotation / Repr sentations de la rotation
" Attitude / Matrices homog nes
Cin matique
" Vitesse d'un solide
" Vecteur vitesse de rotation
" Mouvement rigide
" Torseur cin matique
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Plan du cours
Plan du cours
" Mod lisation d'un robot
Mod le g om trique
" Convention de Denavit-Hartenberg
" Mod le g om trique direct
" Mod le g om trique inverse
Mod le cin matique
"
"
Jacobien direct d'un robot
Inversion du Jacobien
Mod le dynamique
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Plan du cours
Plan du cours
" Commande des robots
Au niveau articulaire
" Les actionneurs
" Asservissements de bas niveau
" Strat gies d'asservissements de position
" G n ration de trajectoire
Dans l'espace op rationnel
" Trajectoires dans l'espace op rationnel
" Asservissements en effort
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I. Introduction
I. Introduction
" 1. D finition et historique
" 2. Diff rentes cat gories de robots
" 3. Vocabulaire de la robotique
" 4. Caract risation des robots
" 5. Les diff rents types de robots manipulateurs
" 6. Utilisation des robots
" 7. Avenir de la robotique
" 8. Bibliographie
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1. D finition et historique
1. D finition et historique
tymologie : le mot tch que robota (travail).
D finition : un robot est un syst me m canique poly-
articul m par des actionneurs et command par un
calculateur qui est destin effectuer une grande
vari t de t ches.
Historique :
"
"
"
"
"
1947 : premier manipulateur lectrique t l op r .
1954 : premier robot programmable.
1961 : apparition d'un robot sur une cha ne de montage de
General Motors.
1961 : premier robot avec contr le en effort.
1963 : utilisation de la vision pour commander un robot.
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2. Diff rentes cat gories de robots
2. Diff rentes cat gories de robots
" Robots mobiles
" Robots sous-marins
" Robots volants
" Robots humano des
" Robots manipulateurs : objet de ce cours.
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3. Vocabulaire de la robotique
3. Vocabulaire de la robotique
" Actionneur = moteur
" Axe = articulation
" Corps = segment
Publicité
" Organe terminal
" Effecteur = outil
" Base
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4. Caract risation des robots
4. Caract risation des robots
4.1. Description de sa g om trie
4.1. Description de sa g om trie
" Robot = syst me m canique poly-articul :
11
11
Articulation prismatique :
11
11
Articulation roto de :
11
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22
22
22
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" Caract ristiques g om triques :
" Nombre d'axes (mus par un actionneur).
" Architecture (s rie ou parall le).
" Cha nage des articulations.
" Nombre de degr s de libert .
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22
11
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11
22
11
22
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4. Caract risation des robots
4. Caract risation des robots
4.1. Description de sa g om trie
4.1. Description de sa g om trie
" Exemples :
3 axes, s rie, RRR, 3DL.
3 axes, s rie, PPP, 3DL.
4 axes, parall le, RP+RP, 3DL.
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4. Caract risation des robots
4. Caract risation des robots
4.2. Volume accessible
4.2. Volume accessible
" Volume accessible par l'outil du robot.
" Ce volume d pend :
"
"
"
de la g om trie du robot,
de la longueur des segments,
du d battement des articulations (limit par des but es).
" Exemples :
Rem : toutes les dimensions de ces volumes sont pr cis es.
Rem : toutes les dimensions de ces volumes sont pr cis es.
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4. Caract risation des robots
4. Caract risation des robots
4.3. Pr cision / R p tabilit
4.3. Pr cision / R p tabilit
" Positionnement absolu impr cis (>1 mm):
" Erreurs de mod le g om trique,
" Erreurs de quantification de la mesure de position,
" Flexibilit s.
" R p tabilit : la r p tabilit d'un robot est
l'erreur maximale de positionnement r p t de
l'outil en tout point de son espace de travail.
" En g n ral, la r p tabilit < 0.1 mm.
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4. Caract risation des robots
4. Caract risation des robots
4.4. Performances dynamiques
4.4. Performances dynamiques
" Vitesse maximale :
Vitesse maximale de translation ou de rotation de
chaque axe.
Les constructeurs donnent souvent une vitesse de
translation maximale de l'organe terminal.
" Acc l ration maximale :
Est donn e pour chaque axe dans la configuration la
plus d favorable (inertie maximale, charge maximale).
D pend fortement de l'inertie donc de la position du
robot.
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4. Caract risation des robots
4. Caract risation des robots
4.5. Charge utile
4.5. Charge utile
" C'est la charge maximale que peut porter le robot
Publicité
sans d grader la r p tabilit et les performances
dynamiques.
" La charge utile est nettement inf rieure la
charge maximale que peut porter le robot qui est
directement d pendante des actionneurs.
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4. Caract risation des robots
4. Caract risation des robots
4.6. Exemple
4.6. Exemple
ABBABBTMTM
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5. Les diff rents types de robots
5. Les diff rents types de robots
5.1. Les robots SCARA
5.1. Les robots SCARA
" SCARA = Selective Compliance Articulated
Robot for Assembly.
" Caract ristiques :
"
3 axes, s rie, RRP, 3 DDL.
" Espace de travail cylindrique.
" Pr cis.
" Tr s rapide.
" Exemples :
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SankyoTMTM
Sankyo
AdeptAdeptTMTM
5. Les diff rents types de robots
5. Les diff rents types de robots
5.2. Les robots cylindriques
5.2. Les robots cylindriques
" Caract ristiques :
"
3 axes, s rie, RPP, 3 DDL.
" Espace de travail cylindrique.
" Tr s rapide.
" Exemple :
SeikoTMTM
Seiko
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5. Les diff rents types de robots
5. Les diff rents types de robots
5.3. Les robots sph riques
5.3. Les robots sph riques
" Caract ristiques :
"
3 axes, s rie, RRT, 3 DDL.
" Espace de travail sph rique.
" Grande charge utile.
" Exemple :
FANUCTMTM
FANUC
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5. Les diff rents types de robots
5. Les diff rents types de robots
5.4. Les robots Cart siens
5.4. Les robots Cart siens
" Caract ristiques :
"
3 axes 2 2, s rie, PPP, 3 DDL.
" Tr s bonne pr cision.
" Lent.
" Exemple :
ToshibaTMTM
Toshiba
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5. Les diff rents types de robots
5. Les diff rents types de robots
5.5. Les robots parall les
5.5. Les robots parall les
" Caract ristiques :
" Plusieurs cha nes cin matiques en parall le.
" Espace de travail r duit.
" Pr cis (grande rigidit de la structure).
" Rapide.
" Exemple :
COMAUTMTM
COMAU
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5. Les diff rents types de robots
5. Les diff rents types de robots
5.6. Les robots anthropomorphe
5.6. Les robots anthropomorphe
" Caract ristiques :
" Reproduisent la structure d'un bras humain.
"
6 axes, s rie, 6R, 6 DDL.
" Exemples :
" Architecture standard :
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KawasakiTMTM
Publicité
Kawasaki
5. Les diff rents types de robots
5. Les diff rents types de robots
5.6. Les robots anthropomorphe
5.6. Les robots anthropomorphe
" Architecture parall logramme :
Mod le
Mod le
SN-IRB
SN-IRB
S rie 1
S rie 1
SN-IRB
SN-IRB
S rie 4
S rie 4
SN-IRB
SN-IRB
S rie 2
S rie 2
SN-IRB
SN-IRB
S rie 6
S rie 6
Charge
Charge
utileutile
Rayon
Rayon
d'action
d'action
Masse
Masse
du robot
du robot
5-6 kg
5-6 kg
10-16 kg
10-16 kg
45 kg
45 kg
120 kg
120 kg
1,45m1,45m
1,55m1,55m
1,95m1,95m
2,8m2,8m
225 kg
225 kg
350 kg
350 kg
900 kg
900 kg
2000 kg
2000 kg
ABBABBTMTM
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6. Utilisation des robots
6. Utilisation des robots
6.1. T ches simples
6.1. T ches simples
" La grande majorit des robots est utilis e pour
des t ches simples et r p titives.
" Les robots sont programm s une fois pour toute
au cours de la proc dure d'apprentissage.
" Crit res de choix de la solution robotique :
" La t che est assez simple pour tre robotis e.
" Les crit res de qualit sur la t che sont importants.
" P nibilt de la t che (peinture, charge lourde, environnement
hostile, ...).
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6. Utilisation des robots
6. Utilisation des robots
6.1. T ches simples
6.1. T ches simples
" Robot soudeurs :
Par points
Par points
A l'arcA l'arc
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6. Utilisation des robots
6. Utilisation des robots
6.1. T ches simples
6.1. T ches simples
" Robots de palettisation :
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6. Utilisation des robots
6. Utilisation des robots
6.1. T ches simples
6.1. T ches simples
" Autres applications :
Chargement
Chargement
Publicité
Polissage
Polissage
Positionnement
Positionnement
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6. Utilisation des robots
6. Utilisation des robots
6.1. T ches simples
6.1. T ches simples
" Applications d'avenir :
Industrie agro-alimentaire
Industrie agro-alimentaire
G nie g n tique
G nie g n tique
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6. Utilisation des robots
6. Utilisation des robots
6.1. T ches simples
6.1. T ches simples
" Statistiques nationales (2003) :
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6. Utilisation des robots
6. Utilisation des robots
6.1. T ches simples
6.1. T ches simples
" Statistiques internationales (2001) :
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6. Utilisation des robots
6. Utilisation des robots
6.2. T ches complexes
6.2. T ches complexes
" Robotique de service :
Robot pompiste
Robot pompiste
Robot grimpeur
Robot grimpeur
Robot laveur d'avion
Robot laveur d'avion
Robot de construction
Robot de construction
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6. Utilisation des robots
6. Utilisation des robots
6.2. T ches complexes
6.2. T ches complexes
" Robotique m dicale :
Computer motionTMTM
Computer motion
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Intuitive surgicalTMTM
Intuitive surgical
Assistance
Assistance
auxaux
personnes
personnes
handicap es
handicap es
7. Avenir de la robotique
7. Avenir de la robotique
" Stagnation du nombre de robots utilis s pour des
t ches simples.
" Forte croissance du nombre des robots utilis s
pour des t ches complexes :
Robotique de service,
Robotique d'assistance aux manipulations dans la
recherche biologique et g n tique,
Robotique m dicale,
Robotique ludique
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7. Avenir de la robotique
7. Avenir de la robotique
" Statistiques internationales (2003) :
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8. Bibliographie
8. Bibliographie
" M. W. Spong et M. Vidyasagar, Robot dynamics and control, John
Wiley & sons.
"
John J. Craig, Introduction to robotics - mechanics and control,
Addison-Wesley.
" C. Canudas de Wit, B. Siciliano et G. Bastin, Theory of robot
control, Sringer.
" H. Asada et J.-J. E. Slotine, Robot analysis and control, John
Wiley & sons.
" E. Dombre et W. Khalil, Mod lisation et commande des robots,
Hermes.
"
J.-P. Lallemand et S. Zeghloul, Robotique - Aspects fondamentaux,
Masson.
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