Robotique & Cobotique

Découverte et prise en main

Qu’est-ce que la Cobotique ?

La cobotique, ou robotique collaborative, fait référence à l’utilisation de robots collaboratifs (cobots) qui travaillent en étroite collaboration avec les humains dans un environnement partagé.

Contrairement aux robots industriels traditionnels, les cobots sont conçus pour être sûrs, flexibles et faciles à programmer, ce qui permet une intégration plus fluide dans les processus de production et autres applications. Leur capacité à interagir de manière sécurisée et productive avec les travailleurs humains en fait un atout précieux pour de nombreuses industries.

Universal Robots - UR10-e series

Universal Robots est un leader mondial dans le domaine de la cobotique, offrant une gamme de robots collaboratifs faciles à déployer et à programmer. Le modèle UR10-e est l’un de leurs cobots les plus populaires, réputé pour sa polyvalence et sa capacité de charge utile élevée. Il est particulièrement apprécié pour les tâches qui nécessitent une portée plus longue et une précision accrue, telles que l’assemblage, le pick-and-place, l’emballage et la palettisation.

Le UR10-e est équipé d’une interface utilisateur intuitive et d’outils logiciels avancés qui permettent même aux utilisateurs sans expérience préalable en robotique de créer des programmes de mouvement complexes. Sa conception ergonomique et ses fonctionnalités de sécurité intégrées assurent une interaction sûre avec les opérateurs humains, réduisant ainsi le risque d’accidents et augmentant l’efficacité globale.

Le UR10e est un robot industriel à 6 axes capable de déplacer une charge utile allant jusqu’à 10 kg. Ses vitesses de déplacement maximum sont relativement faibles, car il est conçu pour opérer sans protection intégrale, contrairement aux robots classiques.

Objectifs

Le UR10e est un robot industriel à 6 axes capable de déplacer une charge utile allant jusqu’à 10 kg.

Ses vitesses de déplacement maximum sont relativement faibles, car il est conçu pour opérer sans protection intégrale, contrairement aux robots classiques.

Comprendre le fonctionnement d’un robot
Explorer les différents types de mouvement
Réaliser et tester des chemins programmés pour le robot

Matériel et logiciel nécessaire

Robot Universal robot UR10-e series
Parcours d’entrainement 1 PDF
Parcours d’entrainement 2 PDF

Travaux Pratiques

Dans cette activité, vous allez découvrir les bases du fonctionnement d’un cobot industriel. Vous allez apprendre à manipuler le robot et à comprendre ses composants principaux.

Vous avez sûrement remarqué la petite tablette de contrôle devant vous, (aussi appelée le Pendant).

C’est depuis cette tablette que vous contrôlerez le robot. Elle permet de dialoguer avec ce dernier en créant des programmes et en définissant des points de passage.

Si le robot est éteint, vous pouvez l’allumer en appuyant sur le bouton Power.

Warning

Pendant l’allumage, prenez un moment pour identifier les boutons d’arrêt d’urgence présents autour de vous. En cas de problème pendant le TP, vous êtes autorisé à faire usage de l’un de ces boutons en cas de danger ou pour éviter d’endommager le matériel. Sachez toutefois que, de par sa nature, le cobot détecte les collisions, et donc, il s’arrêtera lors d’une collision. Bien qu’il ne puisse pas vous blesser gravement, il peut toutefois vous coincer ou vous heurter. Soyez donc prudent, cela reste une machine sans cervelle !

Une fois le robot allumé, vous remarquerez plusieurs onglets en haut de l’interface. Vous pourrez y trouver les onglets suivants :

Un fois le robot allumé vous remarquerai plusieurs onglet en haut de l’interface. Vous pourrez y trouver les onglets suivants :

Accueil
Programmation
Page de configuration (installation)
Contrôle et déplacement
Gestion des E/S (Entrées / Sorties)
Journal

Initialisation

Afin d’initialiser le robot, vous devez alimenter ses moteurs et relâcher les freins. Pour cela, rendez-vous dans le menu d’initialisation en cliquant sur le cercle rouge (parfois vert) situé en bas à gauche de l’écran.

Appuyez maintenant sur le bouton ON, puis cliquez sur Démarrer pour relâcher les freins. Le robot est maintenant sous tension.

Problème

Si le robot ne démarre pas, c’est probablement dû à un arrêt d’urgence externe. En effet, les cobots de l’usine-école font partie d’un ensemble cohérent et sont intégrés dans la chaîne de fabrication. Il arrive parfois qu’un défaut apparaisse, le plus souvent à cause d’un arrêt d’urgence enfoncé quelque part. Vérifiez les arrêts d’urgence et appelez le professeur pour débloquer la situation en toute sécurité.

Vous pouvez maintenant fermer la fenêtre d’initialisation à l’aide du bouton en bas à gauche de la fenêtre.

Programmer le robot

Cliquez maintenant sur le bouton du milieu : Programmer le robot. Vous pouvez aussi accéder au programme en utilisant les onglets en haut de l’écran.

Vous remarquerez que la page est divisée en trois parties. Sur la gauche, vous trouverez les “boîtes à outils” contenant les différentes instructions de programmation permettant de contrôler le robot. Au centre, votre programme, et sur la droite, la fenêtre de configuration des commandes.

Les commandes sont exécutées de manière séquentielle, ce qui signifie qu’elles s’exécutent de haut en bas les unes après les autres.

Commençons un nouveau programme. Dans le premier tiroir de la boîte à outils, sélectionnez le bloc Move. Ce premier bloc nous permettra, comme son nom l’indique, de déplacer le robot. Vous remarquerez qu’un bloc Waypoint a été ajouté automatiquement. Il s’agit d’un point de passage. Vous pouvez en ajouter plusieurs dans chaque commande de déplacement afin de créer des trajectoires complexes que le robot pourra suivre.

Cliquez sur le Waypoint puis cliquez ensuite sur Définir le point de passage.

Maintenant, vous pouvez utiliser les flèches de droite et gauche pour déplacer le robot. Ce menu est assez intuitif car il permet de déplacer le robot dans le même sens que vous le voyez sur l’écran du Teach pendant. Pour être sûr que le robot se déplace bien dans la bonne direction, alignez la vue 3D du robot pour la faire correspondre avec le robot tel que vous le voyez.

Cliquez ensuite sur OK pour valider le point de passage.

Bravo ! Vous avez créé votre premier point de passage.

Le robot UR étant un cobot, vous vous demandez sûrement pourquoi nous ne pourrions pas le déplacer manuellement. Et bien, vous pouvez ! Pour cela, appuyez sur le bouton au-dessus du Teach pendant. Pour un confort optimal, vous pouvez passer votre main dans la sangle située à l’arrière du pendant.

Ainsi, vous pouvez utiliser votre avant-bras comme support de la tablette et accéder facilement au bouton Teach. Essayez de déplacer le robot après avoir pressé le bouton.

Essayez de créer quelques déplacements et cliquez ensuite sur le bouton Play en bas de l’interface pour exécuter le programme. Attention aux collisions !

Définir un outil

Lors de l’utilisation du cobot, il est souvent nécessaire de configurer un outil. Pour cela, vous devez fournir au robot les informations géométriques de l’outil qu’il utilise afin de lui permettre d’attraper des objets plus facilement.

On définit généralement un outil en créant un point central d’outil (PCO) (ou TCP en anglais).

Il s’agit du point médian des points de contact de l’outil. Si l’outil est un crayon, le PCO est situé à son extrémité. Pour une pince, le TCP est situé entre les deux mors.

Lors de la création d’un PCO, nous créons en fait un repère. C’est le repère de l’outil. Ce repère est défini par trois axes X, Y et Z.

Par défaut, le repère outil est situé à l’extrémité du robot.

Rendez-vous dans l’onglet Installation pour créer un nouvel outil. Cliquez ensuite sur TCP.

Mesurez ensuite votre outil à l’aide d’une règle ou d’un pied à coulisse puis reportez les dimensions dans le menu de configuration sur le pendant. (Attention aux unités !)

Il est possible de mesurer automatiquement les dimensions de l’outil. Pour cela, vous pouvez utiliser l’utilitaire de TCP en cliquant sur le bouton avec la baguette magique.

Il vous faudra alors déplacer le robot à trois positions différentes de façon à ce que le TCP de l’outil arrive toujours au même endroit. Il est utile de définir un repère visuel statique pour maximiser la précision des mesures. Essayez de choisir un coin ou un repère clair comme référence pour positionner votre robot.

Il est possible de répéter une procédure similaire afin de calculer l’orientation de l’outil en alignant l’axe Z du TCP avec la verticale.

Ensuite, vous pouvez définir la masse de l’outil. Bien que cette masse ne soit pas vraiment nécessaire pour les déplacements du robot, il est important de comprendre pourquoi la masse de l’outil a une grande importance pour un cobot.

Afin de détecter les collisions et de permettre à l’utilisateur de le déplacer manuellement, les cobots intègrent des capteurs de force. Ces capteurs permettent de mesurer les forces appliquées sur le robot afin de décider dans quelles directions sedéplacer pendant le contrôle manuel. Le problème c’est que la gravité est toujours présente et elle doit donc être prise en compte lors du calcul. Ainsi le robot compense continuellement la force de gravité pour se déplacer uniquement dans la direction souhaité par l’utilisateur. Sans connaitre la masse de son effecteurs, le robot ne peut pas compenser efficacement la gravité et risque de tomber ou de monter indéfiniment.

Pour calibrer la masse de l’outil rendez-vous dans l’onglet PayLoad Cliquez sur mesurer puis suivez la procédure.

Bravo ! Vous avez paramétré un outil !

Maintenant vous êtes en mesure de préciser au robot dans quel repère vous souhaitait travaillé. Si vous appliquez le TCP défini précédemment, le robot l’utilisera comme référence pour ses mouvements, vous permettant de le programmer précisément.

Les mouvements

Le robot UR10-e de Universal Robots permet de programmer différents types de mouvements pour accomplir une variété de tâches. Voici une explication des principaux types de mouvement que vous pouvez utiliser :

Mouvement Linéaire (MoveL)

Le mouvement linéaire (MoveL) permet de déplacer l’outil du robot d’un point A à un point B en suivant une ligne droite. Ce type de mouvement est idéal pour les tâches qui nécessitent une trajectoire précise et directe.