Résultats du test de répétabilité pour robot PocketDelta

Résultats du test de répétabilité pour robot DesktoptDelta

Travail de Master of Science HES-SO en Engineering

Déploiement de la commande robotAsyril sur une nouvelle plateforme

Julien DespondProfesseur responsable : François Birling

HEIG-VD En collaboration avec Asyril SA

La commande actuelle des robots Delta est morcelée et constituée de blocs qui sont des héritages de développement précédents. Les programmes sont différents pour le robot Desktop par rapport aux autres robots.Cela constitue un surcout considérable en fabrication, adaptation, et en service après-vente. Au terme de ce travail, la nouvelle commande a franchi un premier pas. Elle fonctionne, mais n’est pas prête à être commercialisée en l’état. Les performances sont déjà supérieures à ce qui est employé actuellement. La nouvelle commande va permettre à terme d’uniformiser les programmes de commande qui ne seront plus différents que par le fichier de configuration qui sera fourni. La présence de la génération

de trajectoire et de la commande à-priori permettront une amélioration importante des performances. Les outils présents dans l’environnement de développement facilitent déjà la détection des problèmes et leurs résolution. La partie électronique, c’est-à-dire les drives et leur alimentation fonctionne comme espéré. Il reste à définir si l’alimentation en 24V du robot Desktop est acceptable pour les performances recherchées. Le reste du hardware du robot pourra être configuré. La plaque de base actuelle pourrait être réduite, permettant l’ajout de caméra directement en dessus de la zone de travail. Des économies d’échelles seront réalisables vu que les drives et une grande partie du

reste du hardware seront identiques pour tous les robots. Changer de commande est évidemment un travail de longue haleine pour une société. La commande réalisée dans ce travail n’est que l’ébauche du produit final. Comme je suis parti de pratiquement zéro, tout était à reconstruire. Je juge l’avancement du travail satisfaisant puisque la commande des robots fonctionne et a gagné en performance. Les objectifs donnés au début de ce rapport ont pu être rempli dans une certaine mesure, par manque de temps certains ont été changé en cours de route. Le 4ème axe n’a pas été testé, mais est déjà prévu dans le programme. Les librairies robotiques existantes ont été abandonnées à cause de leurscoûts. Quand à l’intégration dans une

machine de production, un projet parallèle au mien prévoyait son intégration avec un système de vision et deux Asycubes. Il n’a pas encore été réalisé.

CONCLUSION

DESCRIPTIONAsyril est une société innovatrice spécialisée dans le développement de systèmes mécatroniques miniatures pour l’automation dans les domaines des micro- et nanotechnologies, des biotechnologies et des techniques médicales.Les systèmes compacts proposés sont principalement dédiés à des opérations de pick & place et de micro-assemblage. Dans ce cadre, les produits de base développés par Asyril sont notamment des robots Delta, des systèmes d’alimentation à partir du vrac et leur intégration dans des cellules

autonomes dédiées à la manipulation de petits composants. Asyril développe donc ses propres robots parallèles que ce soit au niveau de la structure mécanique ou de leur commande. Dans un soucis d’amélioration des performances et d’homogénéisation des produits, un projet R&D a été initié afin d’évaluer les possibilités d’évolution des commandes robots Asyril.

OBJECTIFSLa commande d’un robot Delta à architecture parallèle est plus compliquée que pour un robot cartésien où les axes sont simplement empilés les uns sur les autres. Une commande utilisant des calculs plus complexe est exigée. Une grande partie du développement des robots d’Asyril a été fait au sein du CSEM (Centre Suisse d’Électronique et Microtechnique SA). La commande numérique et l’électronique y a été développée puis a été adaptée en interne. Malheureusement les commandes numériques des deux robots dont il est question dans ce travail n’ont que peu de points communs. Des difficultés sont à prévoir pour tous les développement futurs, sans parler du travail qui doit être fait à double. L’électronique des robots est très compacte et a un fort attrait esthétique mais elle ne permet pas un service après-vente efficace.

En choisissant de développer une nouvelle

commande et une nouvelle électronique pour ses robot, Asyril SA entend simplifier grandement les développements futurs, ainsi que la maintenance de ses robots.

L’objectif principal de ce projet est de valider le choix de la nouvelle plateforme de commande (de type PLC) et de l’électronique de puissance (drive) du robot DesktopDelta avec axe de rotation de l’outil. Les algorithmes de contrôle développés dans le cadre de projets précédents seront implémentés sur la nouvelle plateforme et leurs performances seront comparées avec celles obtenues avec les libraires robotiques disponibles dans la plateforme.

La répétabilité caractérise la capacité à reproduire une action. Dans notre cas, elle quantifie l’écart maximal de la position finale entre deux exécutions du même mouvement. Le test de répétabilité pour la commande existante où l’on approche une position depuis six directions en X,Y et Z donne les résultats suivants pour les deux robots Delta:

Robot DesktopDeltaDiamètre de travail: 350mm

Robot PocketDeltaDiamètre de travail: 150mm

RésultatsL’adaptation du logiciel à la nouvelle électronique de commande a été réalisée durant ce projet. Les nouveaux drives em-ployés pour le contrôle des deux robots sont des drives ELMO Whistle Ethercat. La différence de configuration entre les deux robots, se fait uniquement par le fichier de configuration et la puissance employée dans les drives.

La commande a été réalisé dans la plateforme Twincat 3. Une interface en langage IEC 61131 est employé pour commander le pro-gramme de contrôle du robot qui a été réalisé en C++ dans un module Twincat. Le programme suit la norme PLCopen. Cette norme est très usitée et a fait ses preuves. Il est plus facile de la suivre que de réinventer complètement la gestion d’axes.

Quatre classes principales ont été dévelop-pées durant ce travail. Il s’agit de :– ADelta : Représente le robot Delta.

– AAxesGroup : qui comprend les trois axes principaux du robot et qui les commande en fonction de la cinématique choisie.– AAxis : Fait abstraction du hardware qui se trouve en dessous.– ADriveDS402 : Supporte la communication avec le drive ELMOLa commande réalisée dans ce projet fonctionne de la manière suivante: une pile de mouvements et d’action est créée dans l’interface PLC et transmise au programme C++ de commande. Celui-ci réalisera les mouvement dans l’ordre spécifié. Une génération de trajectoire au moyen d’un polynôme de degré 7 a été employée. Les coordonnées cibles sont données dans l’espace cartésien. Il faudra les transformer au moyen de modèles géométriques développés pour le robot Delta. La nouvelle commande a des performances supérieure à l’ancienne. La répétabilité a été améliorée, ainsi que le temps de stabilisation et le suivi de trajectoire.