Robots

 

La cellule tri- robot du National Composites Center de Bristol est unique en ce qu'il permet à plusieurs bras robotisés de travailler ensemble avec un seul outil partagé pour fournir huit fois la rigidité obtenue avec un seul bras. Les robots pouvant coopérer dans des combinaisons allant jusqu'à 25 pièces jointes.
Photographie: Christoffer Rudquist

 

- Un robot ne peut porter atteinte à un être humain, ni, en restant passif, permettre qu'un être humain soit exposé au danger.

- Un robot doit obéir aux ordres que lui donne un être humain, sauf si de tels ordres entrent en conflit avec la Première loi.

- Un robot doit protéger son existence tant que cette protection n'entre pas en conflit avec la Première ou la Deuxième loi.

Les 3 lois de la robotique énoncées par Isaac Asimov dans sa nouvelle Cercle vicieux (Runaround, 1942).

 

Je sais pas vous mais moi, les robots me fascinent!
Les robots du genre de ceux composés d'un "endosquelette de métal recouvert de tissus charnel" venant du futur , bien évidemment, mais pas que...

Mon intérêt pour le design est guidé par la compréhension de comment les choses sont faites, pourquoi cette forme plutôt qu'une autre, pourquoi ce détail d'assemblage, qu'implique le positionnement de tel ou tel détail sur la réalisation du produit...?
Beaucoup de ces questions trouvent leurs réponses dans la connaissance des process de production, artisanaux comme industriels. Les process industriels étant par nature l'aboutissement rationalisé d'un savoir faire artisanal.

Le tout premier robot industriel fut créé en 1954 et il est en fait un descendant direct des engins de manipulations télécommandés développés pour les besoins du nucléaire. Nommé Unimate il a été créé par George Devol, l'un des pionniers de la robotique universelle et Joseph Engelberger. 
Il fût utilisé pour la première fois en 1961 sur les lignes d'assemblage de General Motors.

L'amélioration des systèmes de contrôle et la possibilité d'exécuter des algorithmes très complexes ont eu de fortes répercussions sur la vitesse et la précision des robots, ils sont désormais bien plus petits, plus rapides et plus agiles (la flexibilité étant induite par le nombre d'axes rotatifs).
Regardez ce que font actuellement des entreprises comme Boston Dynamics, leurs drones miment les cinématiques de déplacement, animales ou humaines, avec des champs d'application gigantesques pour le futur.

 

Les robots industriels ne servent bien évidemment pas uniquement à la fabrication d'automobiles, leurs domaines d'intervention peuvent être aussi divers que l'usinage des cuves d'un réacteur nucléaire, ou bien encore servir à la réalisation de sculptures géantes pour l'industrie du spectacle.
Photographie: Christoffer Rudquist


Ils peuvent également sauver des vies, en accélérant la recherche dans la pharmacologie et les médicaments.

Les robots, par nature, permettent de rendre le travail plus facile, pour les opérateurs comme pour les ingénieurs ou scientifiques.

Dans l'industrie pharmacologique, les médecins peuvent ainsi se concentrer sur des tâches moins ingrates que déplacer ou retourner des centaines d’échantillons de cellules souches. 
Les systèmes robotisés permettent aux chercheurs de se concentrer à 100% sur une analyse appropriée, sur ce qui nécessite un apport intellectuel réel.

 

Robot Mitsubishi pour "salle blanche" exerçant dans un domaine médical, les modèles pour salles blanches se distinguent des robots standard par leur surface spécialement vernie et polie afin d’empêcher les dépôts de particules. Des joints modifiés permettent aussi d’éviter l’abrasion. Ces finitions sont nécessaires à l'installation des robots dans des environnements critiques propres à l'industrie alimentaire ou pharmaceutique.
Photographie: Christoffer Rudquist

Je vais vous présenter les différentes familles de robots industriels présents sur le marché, chaque typologie impliquant des cinématiques particulières et de fait des fonctionnalités spécifiques.

 

Robots articulés

 

Photographie: Christoffer Rudquist

 

Le plus connu est ce bon vieux "bras articulé", dont le champ d'action s'inscrit dans une surface sphérique.
Un bras articulé est un robot muni de joints rotatifs motorisés (pour plus de précision), fréquemment utilisé dans l'industrie automobile par exemple.
Les systèmes de contrôle peuvent gérer de deux "bras" simples jusqu’à 27 axes et synchroniser le contrôle de 8 robots en même temps.
Le plus souvent on trouve des bras robots montés sur 6 axes rotatifs offrant déjà une grande liberté de mouvement (appelée flexibilité).

 
articulated robots.png
 


De plus et c'est là que ça devient hyper cool, on peut combiner des robots ensemble pour effectuer des tâches complexes et coordonnées, aujourd'hui il est courant de synchroniser 4 à 6 robots ensemble!

 

Ci-dessous une vidéo promotionnelle de KUKA ROBOTICS, fabriquant allemand de solutions de production automatisées (principal fournisseur de Tesla Motors par exemple) qui illustre très bien le champ d'intervention spatiale du bras articulé d'un robot.
KUKA ROBOTICS créa le premier robot industriel avec 6 axes contrôlés électro-mécaniquement : le Famulus.
La vidéo est assez fun du fait qu'elle propose un match de ping-pong entre le champion allemand Timo Boll et un petit bras KUKA KR 6 R900 SIXX aka le KR AGILUS.

 

Le bras articulé 6 axes FANUC M-2000 iA ci-dessous est le plus costaud actuellement en production, capable de soulever et d'installer avec une infime précision près de 1350kg de charge utile.

 

C'est un peu l'équivalent de l'armure HulkBuster d'Iron Man!

 

Robots SCARA

 

Photographie: Christoffer Rudquist

 

Moins flexible mais tout aussi spectaculaire qu'un bras articulé voici la famille SCARA,  l'acronyme signifiant: Selective Compliance Assembly Robot Arm.
En 1981 , les compagnies d’électroniques japonaises Sankyo Seiko , Pentel et NEC ont présenté un tout nouveau concept de robots d'assemblage développé sous la direction de Hiroshi Makino , un professeur à l'Université de Yamanashi.
Son bras etant rigide sur l'axe Z et souple sur les axes X et Y, cette architecture est très avantageuse pour de nombreux types d'opérations d'assemblage horizontales, nécessitant un tri ou bien une très haute vitesse de rendement.

 
 

La grande force de ce robot étant sa précision et sa vitesse sans égale, matez donc la vidéo ci-dessous pour vous en convaincre!

 

Un second attribut permet au robot SCARA d'étendre son bras dans des zones confinées, puis le rétracter ou " replier " sur le chemin. Ceci est avantageux lorsqu’il est nécessaire de transférer des pièces d'une cellule à une autre ou pour le chargement / déchargement des postes de traitement fermés.


Robots DELTA

 
 

Le plus flippant des robots industriels, il ressemble à une grosse araignée suspendue prête à vous bouffer!!

Un robot Delta (parfois appelé Hexapode il fait partie de la famille des robots parallèles) est un bras de manipulation horizontal formé de 3 parallélogrammes.
Ce robot créé en Suisse en 1985, est très utilisé sur les chaînes d'emballage et de conditionnement (alimentaires, pharmacologiques...), il est principalement commercialisé par Bosch Packaging Technology.
Cette architecture combinée à une grande légèreté lui permet d'être extrêmement rapide (certains appareils supportent des accélérations de 50G) et de garder sa charge dans la même orientation.