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Albert COLIN : Ingénieur du Conservatoire National des Arts et Métiers - Ingénieur consultant
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Lire l’articleINTRODUCTION
La robotique a toujours été une technique chargée d’un contenu émotionnel. Bien avant qu’elle devienne une réalité industrielle et par là économique, elle était présente dans tous les ouvrages d’anticipation. Le mot robot vient du tchèque robota, qui signifie corvée. Qui n’a rêvé d’une machine, prête à nous remplacer dans toutes nos corvées, avec suffisamment d’intelligence pour que nous n’ayons pas à intervenir et pas assez pour pouvoir s’affranchir de notre contrôle ?
Dans le domaine industriel, l’approche n’était pas très différente. Certains responsables ont souffert, dans les années 60 et 70, de la pression des ouvriers sur les conditions de travail et de salaires. Ces derniers pouvaient arguer de la surchauffe économique et du faible attrait des Français pour les tâches d’atelier. Il en est résulté le mythe de l’usine sans homme, qui a eu plus d’un adepte. Dans un tel contexte, deux solutions étaient proposées : l’usine automatique, dédiée à une production bien déterminée, ou l’usine robotisée, plus ou moins prête à exécuter n’importe quelle tâche dans un domaine assez large. Il a été créé de nombreuses usines automatiques dédiées, en particulier dans la chimie. Les usines robotisées ont été beaucoup plus rares, car il a été vite constaté que flexibilité et coût d’investissement des automatismes suivaient une courbe exponentielle.
Le développement de la robotique a été influencé par ces grandes tendances. On remarque, dès 1970, une véritable explosion de l’offre et un engouement des industriels. Mais le début des années 80 n’a pas vu la victoire attendue. La technique robotique s’est avérée plus complexe que prévu, surtout pour la mise au point des applications et des outils qui leur étaient nécessaires puis, surtout, la pression sur l’emploi avait disparu et avec elle l’inflexibilité des employés.
À ce jour, on privilégie souvent l’automatisme dédié ou l’opérateur humain, au détriment du robot. Ce dernier voit son développement fortement réduit. Les offreurs ont eu des difficultés économiques considérables, qui se sont traduites par des regroupements ou des disparitions. En 1995, il n’existe plus aucun constructeur français indépendant. Tout ce qui reste de notre offre nationale est sous contrôle étranger. La France reste pourtant l’un des pays où le robot est assez demandé. Mais peut-être cela est-il dû au retard relatif de nos équipements, par rapport à des pays comme le Japon ou l’Allemagne.
On se trouve donc face au paradoxe suivant : les difficultés techniques sont en voie de disparition et les développements de la micro‐informatique repoussent les limites du possible, mais la robotique se porte mal. L’explication est économique, donc susceptible d’évoluer. C’est le pari de toutes les personnes qui continuent à s’impliquer dans ce qui a été, pour un temps trop court, la vedette de la productique.
On rappelle que la charge à déplacer par un bras de manipulation ou un robot représente une masse que l’on exprime en kilogrammes.
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2. Bras d’assistance à la manutention
2.1 Domaine d’application
Quand une charge est lourde, surtout si la manipulation est répétitive, et encore plus pour une opératrice, il faut donner une assistance à l’opérateur. Un simple palan ne peut pas suffire si les manipulations doivent être fines ou si le centre de gravité des charges ne passe pas par l’axe des chaînes. Les bras de manutention sont donc des machines qui supportent une charge et permettent à l’opérateur de la déplacer en tous sens. Un seul axe est motorisé : le vertical.
HAUT DE PAGE2.2 Structure mécanique
La structure de tous les bras de manutention est fondée sur celle de la figure 4. Au point A, on fixe un vérin pneumatique, hydraulique ou mécanique. Le point B circule librement dans sa glissière qui doit être parfaitement horizontale. Le corps est porté par un pivot central.
Les triangles CNB et BMA sont semblables par construction puisque leurs côtés sont parallèles, d’où :
k est une constante, puisque CN et BM sont des éléments rigides de la construction du bras.
Ce qui revient à dire que, pour une charge F en C, on devra appliquer en A une force égale à F k pour obtenir un système de forces équilibré, que le bras soit déplié ou non.
Ce principe peut être appliqué suivant deux modes de construction. Le plus répandu est celui dit de construction haute (figure 7), c’est‐à‐dire que la charge manipulée se trouve le plus souvent plus bas que le corps de l’appareil.
Une certaine standardisation s’est faite entre les principaux constructeurs pour les appareils dits de construction haute. Le tableau de la figure 7 donne une indication des dimensions et des capacités de charges moyennes que l’on trouve couramment sur le marché.
Une autre construction dite de construction basse...
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