JNRR 2011

Session Robotique de Procédés

Évolutions de la robotique afin de répondre aux nouveaux besoins

des procédés de fabrication

Guillaume PérolleTecnalia Systèmes Industriels

20/10/2011La Rochelle

� Centre Technologique de Recherche et D éveloppement

� Priv é à But Non Lucratif

� Lien entre la Recherche Fondamentale (Labos et Universit és publiques) et l’Application Industrielle (Entreprises)

� Notre mission est de contribuer au développement entrepreunarial et social, par

Positionnement de TECNALIA

la mise au point et le transfert de technologie à nos clients industriels.

Laboratoires et Universités Publiques

• Subventionnés à 100%

• Recherche fondamentale

• Horizon 10 ans

• Production Scientifique

Entreprises

• Concurrence et marchés

• Produits et services

• Horizon 2 à 3 ans

• Bénéfice

TECNALIA

• Privé – Non lucratif

• Développement et Transfert de technologie

• Horizon 2 à 5 ans

• Impact compétitivité clients

I)- Nouveaux besoins de fabrication

II)- Les robots pour de nouveaux procédés

III)- De nouveaux besoins

IV)- Quelques approches

I)- NOUVEAUX BESOINS DE FABRICATION

� Une évolution des produits

Nous passons d’un produit standard à des produits personnalisés et plus

complexes, avec des cycles de vie courts

� Une évolution des capacités de production mondiale

La production de masse se déplace à d’autres zones géographiques à

moindre coûts et moins réglementées, la production européenne se

Une évolution des marchés I)- Nouveaux besoins de fabrication

veut plus technologique, personnalisée, réactive…

� Une compétitivité grandissante

Ce n’est pas nouveau, mais toujours vrai: la concurrence mondiale exerce

une pression toujours plus forte sur les facteurs prix, qualité,

adéquation aux attentes du consommateur

L’Europe se spécialise dans une production personna lisée, que ce soit en quantités unitaires ou sérielles, mais doit maintenir des coû ts très compétitifs.

Internet

� Gagner en flexibilité

Pour adapter le même moyen à une variété de produits

différents:

� Une intégration et reconfiguration plus aisée

Pour gagner en compétitivité et s’adapter au cycle de vie court

des produits

Une évolution des moyens de fabrication I)- Nouveaux besoins de fabrication

� Réduire les investissements et les coûts

Pour faire face à la concurrence

Le robot industriel se présente comme une solution répondant bien à tous ces nouveaux besoins:

- un équipement flexible- des intégrations très variées- un investissement faible par rapport à ses perform ances- fiabilité et robustesse reconnues

TPE/PME nécessitent des solutions adaptées, faciles à utiliser et implémenter

© Fanuc

Le rêve de Boeing quand à son outil de production:

« Un jour un fuselage, le lendemain une aile: même l ieu, même outil de production: flexible, reconfigurable. » Conférence AMAF 2008, Session Plénière: Mr. Frank DOERNER (Vice-Président et Responsable des technologies de fabrication et de support Structures) ; Boeing Phantom Works

Technologies clés:

o L’Homme dans la boucle

o Robotique portable

Concepts et approches:

o Open Architecture et Plug&Play

o Évolutif

Une évolution des moyens de fabrication I)- Nouveaux besoins de fabrication

© BOEING

o Robotique portable

o Robotique Autonome

o Collaborations multi-robots

o Outils Intelligents

o RFID

o Systèmes de projection laser

o GPS Indoor

o Modèles solides 3D

o Évolutif

o Espace réduit dans l’usine

o Solutions mobiles

o Solutions plus vertes

o Moins d’investissements

o Production flexible et reconfigurable

o Grande précision, contrôle et qualité

II)- LES ROBOTS POUR DE NOUVEAUX PROCÉDÉS

Soudure II)- Les robots pour de nouveaux procédés

� Besoins:

- efforts importants du procédé

- suivi précis de trajectoire

- contrôle de force

© ABB

© The Welding Institute

© Servo-robot

Perçage II)- Les robots pour de nouveaux procédés

� Besoins:

- précision de positionnement

- efforts du procédé et charge utile

- dynamique des mouvements

- accessibilité

© Novator© Alema Automation

Usinage II)- Les robots pour de nouveaux procédés

� Besoins:

- dynamique

- précision de trajectoire

- efforts du procédé et charge utile

© www.wn.com © Nachi

Rivetage II)- Les robots pour de nouveaux procédés

� Besoins:

- dynamique

- précision de positionnement

- accessibilité

- coordination

© Kuka / Stork Fokker

© Eurocopter

Drappage II)- Les robots pour de nouveaux procédés

� Besoins:

- dynamique

- précision de trajectoire

© Coriolis Composites

Formage II)- Les robots pour de nouveaux procédés

� Besoins:

- efforts du procédé

- coordination

© Kuka Robotics © RWTH Aachen

Manipulation II)- Les robots pour de nouveaux procédés

� Besoins:

- dynamique

- grippers adaptés, complexes et actionnés

- flexibilité

© Kuka © PSA Vigo

Inspection II)- Les robots pour de nouveaux procédés

© Tecnatom

� Besoins:

- précision de trajectoire

- planification

- coordination

© Nats

© Tecnatom

Assemblage et Montage II)- Les robots pour de nouveaux procédés

� Besoins:

- synchronisation

- planification

- Précision

© Motoman © Kawada © Kuka LWR

III)- DE NOUVEAUX BESOINS

En plus des caractéristiques inhérentes au robot anthropomorphique (flexibilité, intégration, coût, fiabilité…)

ces nouvelles applications en repoussent les limites:

� Précision de position et de suivi de trajectoire

� Dynamique

� Planification en environnements complexes

� Synchronisation de 2 robots

Qualités demandées aux robots III)- De Nouveaux besoins

� Synchronisation de 2 robots

� Grippers

� Efforts du procédé

� Accessibilité

� Charge utile

Le robot anthropomorphique doit s’améliorer sur ces principales caractéristiques, ce sur quoi travaillent les fabricants de robots mais également de nombreux partenaires.

© Fanuc

Les fabricants de robots et de nombreux partenaires travaillent à développer des nouvelles technologies et

approches qui visent à améliorer les robots industriels sur ces points faibles:

� Amélioration des composants

� Systèmes de vision externe

� Compensation des vibrations et des déformations

Technologies pour y répondre III)- De Nouveaux besoins

Précision, dynamique, charge utile, efforts de procédé, accessibilité

� Stratégies de contrôle avancé

� Facilité de programmation et apprentissage

� Grippers

� Environnements mixtes robots/personnes

Planification en environnements complexes, synchronisation de 2 robots, intégration

Futures applications toujours plus complexes

IV)- QUELQUES APPROCHES

� Amélioration de la mécanique

� Amélioration de la dynamique

� Amélioration des joints

Amélioration des composants mécaniques VI)- Quelques approches

� Amélioration des joints© Robots Components

© Kuka KR500MT

� Systèmes basés sur la vision

� Systèmes laser

Systèmes externes VI)- Quelques approches

© Aicon

© Metris / Nikon

© Aicon

© Leica

� Solutions de compensation des vibrations

� Double encoder sur chacun des axes

� Simulation, anticipation et correction des

déformations dues aux efforts

Compensation des vibrations et des déformations

IV)- Quelques approches

© Fraunhofer IPA

© Electroimpact / SAE

� Des stratégies de contrôle qui répondent aux nouveaux besoins

� Vers des architectures « Plug&Play » et modulaires

Stratégies de contrôle avancé IV)- Quelques approches

© Harco

© Comet

� Interfaces intuitives et aisées

� Facilité de reconfiguration dans un nouvel environnement

� Programmation par apprentissage

Facilité de programmation et apprentissage IV)- Quelques approches

© ROS Middleware WILLOW GARAGE

© Kuka Robotics

© SME Robot

� Des robots conçus pour travailler avec des personnes

� Une surveillance avancée des espaces de travail

� La réalité augmentée

� La détection d’intentions pour une intégration totale

Environnements mixtes robots/personnes IV)- Quelques approches

© CEA

� La détection d’intentions pour une intégration totale

© DARPA – Defense Advanced Research Projects Agency

© Kuka LWR

© DLR / HIT

MERCI POUR VOTRE ATTENTION!!ATTENTION!!