Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les robots parallèles ont pris un grand essor ces vingt dernières années. Les constructeurs de robots en proposent à leur catalogue, mais toutes les cinématiques ne sont pas encore explorées. Les performances des robots parallèles, notamment sur le plan dynamique, ont assuré leur succès dans le domaine de la manipulation à haute cadence. Cet article donne un panorama des cinématiques connues, de leurs domaines d'application et propose une méthode générique pour leur modélisation géométrique, cinématique, cinétostatique et dynamique. Ces outils de modélisation sont nécessaires pour le dimensionnement, l'optimisation et la commande de ces robots. Enfin, la dernière section traitera de considérations technologiques pour leur conception.
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Parallel robots have drawn growing interest in the past 20 years. Today some are commercially available from robot companies, but not all the possible kinematic architectures have yet been explored. High dynamic performance of parallel robots has guaranteed their success for instance in high speed pick and place applications. This article gives an overview of known parallel kinematic architectures, with their main applications, and introduces a generic method for deriving their kinematic, kinetostatic and dynamic models. These modeling tools are required for sizing, optimizing and controlling robots of this type. The last section will deal with technological considerations for the design of parallel robots.
Auteur(s)
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Olivier COMPANY : Maître de conférences à l’université de Montpellier 2 - Laboratoire d'Informatique, de Robotique et de Microélectronique de Montpellier (LIRMM), UMR CNRS 5506, Montpellier, France
-
Sébastien BRIOT : Chargé de Recherche au CNRS - Institut de Recherche en Communications et Cybernétique de Nantes (IRCCyN), UMR CNRS 6597, Nantes, France
INTRODUCTION
Les robots parallèles sont une catégorie de robots présentant des chaînes cinématiques fermées. Le champ des architectures cinématiques possibles est très vaste, ainsi que le nombre de domaines d’applications qui s’étendent de la micromanipulation à la manipulation de charges élevées, en passant par des applications industrielles plus classiques telles que le pick-and-place à haute cadence (jusqu’à 3 ou 4 produits déplacés par seconde). Les performances des robots parallèles sont complémentaires et généralement à l’opposé de celles des robots série. Ils ouvrent donc de nouvelles pistes pour la robotisation de certaines tâches. Ils représentent aujourd’hui une faible part de marché pour les robots industriels commercialisés, mais ils s’imposent naturellement pour certaines applications. Pour d’autres, ils sont en concurrence avec leurs homologues série. Une fois leur architecture cinématique choisie, leur étude demande de la méthodologie et une modélisation fine afin d’évaluer leurs performances. Cet aspect ne doit pas être négligé car les performances sont extrêmement sensibles à leur géométrie, en particulier à cause de la présence de nouveaux types de singularités par rapport aux robots série.
Cet article propose, dans un premier temps, de rappeler les types les plus courants de cinématiques parallèles connues à ce jour. Cette présentation sera ordonnée en fonction du nombre de degrés de liberté (ddl) de l’organe terminal (de 2 à 6).
Nous proposons ensuite une méthode de modélisation générique capable de prendre en compte tous les cas de cinématiques de robots parallèles existants et futurs. Cette méthode couvre tous les robots parallèles, quel que soit le nombre de ddl de leur organe terminal, qu’ils soient redondants d’un point de vue cinématique ou du point de vue de l’actionnement, qu’ils possèdent des chaînes cinématiques complexes ou non, ou bien qu’ils aient une plate-forme mobile rigide ou articulée.
Nous consacrons la partie suivante au rappel des domaines dans lesquels il existe aujourd’hui des applications, avec les cinématiques qui sont utilisées.
Cet article se termine par une partie technologique destinée à passer en revue les dispositions constructives utilisées pour ces robots et à faire part de l’expérience des auteurs quant à leur conception.
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KEYWORDS
Modelling | design | Parallel robots | High speed manipulation | Architectures
DOI (Digital Object Identifier)
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Glossaire
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4. Conclusion
Il est indéniable que les robots parallèles sont et resteront moins répandus que les robots série qui sont apparus avant eux. Cependant, ils sont mieux adaptés pour certaines applications, en particulier pour leur haute dynamique, leur précision ou leur capacité de charge élevée. Contrairement aux robots série connus et étudiés depuis plus longtemps, le vaste champ des cinématiques possibles n’est pas encore totalement exploré. Le concepteur ne doit donc pas négliger la phase d’étude de tous les types de singularités.
Du point de vue de l’utilisateur final, la cinématique du robot n’a que peu d’importance à partir du moment où fiabilité et performance répondent à son cahier des charges. L’intégration d’un robot parallèle n’est pas plus complexe que celle d’un robot série.
Du point de vue des coûts liés à l’achat, le prix des robots parallèles est du même ordre de grandeur que celui des robots série. Certains auteurs mettent en avant que leur conception modulaire réduit les coûts de fabrication, mais ce n’est objectivement pas le cas, la contrepartie étant une augmentation du nombre de pièces et de liaisons. Il faut aussi considérer que le prix de la mécanique est complètement noyé dans l’ensemble des autres coûts (armoire de commande, actionneurs, préhenseur, intégration, etc.).
L’intérêt des robots parallèles est lié à leurs performances difficilement accessibles pour les robots série, mais qui les cantonnent à des applications de niche. Aujourd’hui, bien que les recherches se poursuivent encore dans ce domaine, les connaissances et les outils mathématiques pour l’étude et la conception de ces robots sont solides et consistants, comme on espère l’avoir montré dans cet article.
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Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GOGU (G.) - Structural synthesis of parallel robots - Springer (2007).
-
(2) - * - http://www.ops-ecat.schneider-electric.com/ecatalogue/browse.do?cat_id=BU_AUT_7590_L0_Z003&conf=seo_designer&el=node&nod_id=0000000025&scp_id=Z003
-
(3) - * - https://intranet.lirmm.fr/xml/pictures/fichier/0914/CP_Nvx_record_Par2_oct2008.pdf
-
(4) - BRIOT (S.), CARO (S.), GERMAIN (C.) - Robot parallèle à deux degrés de liberté présentant deux chaînes cinématiques dont la raideur en flexion est maximisée - FR 2967603, JP 2013-540316, US 2014-0020500, PCT/EP2011/070598 (May 25, 2012).
-
(5) - BONEV (I.A.), ZLATANOV (D.), GOSSELIN (C.M.) - Singularity analysis of 3-DOF planar parallel mechanisms via screw theory - Journal of Mechanical Design, Vol. 125, N° 3, pages 573-581 (2003).
-
(6)...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
https://intranet.lirmm.fr/xml/pictures/fichier/0914/CP_Nvx_record_Par2_oct2008.pdf
http://www.adept-technology.fr/produits/robots/quattro-parallele/quattro-s650h/general
HAUT DE PAGE2.1 Organismes – Fédérations – Associations
IFToMM : International Federation for the Promotion of Mechanism and Machine Science http://www.iftomm.org/
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