Réalisation du robot cartésien 3 axes

Réalisation du robot cartésien 3 axes

Étude préliminaire du projet

La robotique est devenue un enjeu majeur pour la compétitivité des entreprises. Les investissements dans la robotique ont augmenté considérablement ces dernières années. Selon la Fédération internationale de la robotique (IFR) [1], le marché de la robotique pourrait atteindre 200 milliards d’Euro en 2023. En 2015, ce sont les Etats-Unis, le Japon et la Chine qui ont le plus investi dans ce domaine.
Les robots sont classés sur la base de leurs structures [2], voire la figure 1.1
 Robots linéaires (y compris les robots cartésiens et portiques)  Les robots SCARA  Robots articulés  Robots parallèles (delta)  Robots cylindriques
Les robots cartésiens (figure 1.2, et 1.3) trouvent leurs places dans beaucoup d’applications on peut citer : palettisation, assemblage, positionnement, indexation, … et dans des secteurs aussi variés que l’aéronautique, l’automobile, l’emballage, le domaine médical, etc.
L’idée du projet est de réaliser un robot cartésien selon un cahier de charge bien défini, permettant de transporter et de positionner un objet de manière fiable tout en atteignant la vitesse, l’accélération et la précision nécessaires.

Formulation préliminaire du projet

La formulation préliminaire est la première phase d’un projet. Elle est fondamentale, car elle doit permettre de préciser les enjeux du projet, de conforter le bienfondé de son existence ou de la rejeter.

Énoncé du besoin

Avant de concevoir un système, il est nécessaire de s’assurer que ce produit répond effectivement à un besoin, d’où l’énoncé du besoin de façon claire et précise. La méthode d’expression du besoin repose sur trois questions [3,4] :
 A qui le produit rend-il service ?  Sur quoi le produit agit-il ?  Dans quel but ?

Schéma bloc d’une transmission linéaire

L’augmentation de la productivité des systèmes de positionnement (Machines-outils, manipulateurs cartésiens, portiques,) passe globalement par la réduction de la durée des mouvements. L’accroissement des demandes dynamiques en termes d’accélération et de vitesse maximale conduit ces systèmes `à la limite de leurs possibilités technologiques, invalidant de ce fait l’hypothèse classiquement retenue d’un comportement rigide de la charge `à positionner. La validation des solutions technologiques consiste à dimensionner les différents soussystèmes qui composent le robot, principalement :
 La Motorisation  Les systèmes de transformation de mouvement  Le support
Concernant la motorisation le dimensionnement consiste à déterminer les couples et les puissances du moteur nécessaire au déplacement des différant charge selon le cahier de charge établi au paravent.Pour les systèmes de transformation de mouvement, un calcul de vérification sera réalisé (statique, flambage, pression de contacte, …)
Concernant le support, un calcul statique permettra de vérifier la rigidité du support.
En général une transmission linéaire est composée d’un organe moteur en entrée et d’une charge à déplacer de masse ? en sortie par l’intermédiaire d’un réducteur de vitesse et d’un transformateur de mouvement.Le moteur d’inertie ?? produit un mouvement de rotation, caractérisé par la vitesse angulaire ?? et un couple moteur ??. La charge ?, se déplace d’une vitesse ? et d’une accélération ?.

Caractéristiques cinématiques du mouvement du rotor pour une loi de commande trapézoïdale :

La loi de commande utilisée est une loi trapèze en vitesse [11], c’est une loi à accélération constante, c’est une loi très utilisée en robotique à cause de sa simplicité, mais quand même elle présente certains inconvénients tels que : un jerk théoriquement infini et une puissance importante en fin d’accélération.Le déplacement sur les axes Z, Y ou X est commandé par une loi de vitesse trapézoïdale donnée par la figure ΙV.2 suivante

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Table des matières

Chapitre Ι :Étude préliminaire du projet
Ι.1 Contexte du projet et Problématique
Ι.2 Formulation préliminaire du projet
Ι.2.1 Énoncé du besoin
Ι.2.2 Contrôle de validité
Ι.3 Préfaisabilité du projet
Ι.3.1 Définition des ressources
Ι.3.2 Estimation des couts
Ι.4 Échéancier
Chapitre ΙΙ :Etude conceptuelle du projet
ΙΙ.1 Analyse Fonctionnelle
ΙΙ.2 Analyse fonctionnelle externe
ΙΙ .2.1 Identification des éléments du milieu extérieur
ΙΙ .2.2 Diagramme des intéracteurs
ΙΙ.3 Analyse fonctionnelle interne
ΙΙ.3.1 La méthode FAST
ΙΙ.4 Structure fonctionnelle du projet
ΙΙ.5 Cahier des charges fonctionnel du robot
Chapitre ΙΙΙ :Processus de conception
ΙΙΙ.1 Solutions technologiques
ΙΙΙ.1.1 Structure
ΙΙΙ.1.2 Sous systèmes de déplacement (X, Y et Z)
ΙΙΙ.1.3 Commande
ΙΙΙ .2 Conception du système
ΙΙΙ.2.1 le support
ΙΙΙ.2.2 Axe Z
ΙΙΙ.2.2 Graphe des liaisons
ΙΙΙ.2.3 solution technologie de l’axe Z
ΙΙΙ.2.4 Mise en plan de l’axe Z
ΙΙΙ.2.3 Axe Y
ΙΙΙ.2.7 Graphe des liaisons de l’axe Y
ΙΙΙ.2.8 solution technologique de l’axe Y
ΙΙΙ.2.9 Mise en plan de l’axe Y
ΙΙΙ.2.11 Graphe des liaisons d’axe X
ΙΙΙ.2.13 mise en plan de l’axe X
ΙΙΙ.2.14 dessin d’assemblage du système CAO
ΙΙΙ.2.15 dessin d’assemblage du système
Chapitre ΙV :Validation des solutions technologique retenues
ΙV.1 Schéma bloc d’une transmission linéaire
ΙV.2 Caractéristiques cinématiques du mouvement du rotor pour une loi de commande trapézoïdale
ΙV.2.1 Conditions à respecter
ΙV.2.3 Puissances et couples moteur
ΙV.3 Transmission par le système vis-écrou
ΙV.3.1 Filetage trapézoïdal
ΙV.3.2 Contrôle du noyau de la vis
ΙV.3.3 Pression superficielle de contact vis-écrou
ΙV.4 Transmission par pignons et courroie crantée
ΙV.4.1 Paramètres géométriques
ΙV.4.2 Rapport de vitesse et vitesse linéaire de la courroie
ΙV.4.3 Puissance de calcul
ΙV.4.4 Tensions dans les brins
ΙV.4.5 La largeur théorique minimale ? de la courroie
ΙV.4.6 Organigramme de détermination de la courroie
ΙV.5 Rapport de calcul
ΙV.5.1 Interprétation des résultats
ΙV.6 Étude statique du support
ΙV.6.1 Résultats de l’étude
ΙV.7 commande
Chapitre V :Réalisation du robot cartésien 3 axes
V.1 Assemblage des sous-système V.1.1Assemblage du portique
V.1.2 assemblage de l’axe Z
V.1.3 assemblage de l’axe Y
V.1.4 assemblage de l’axe X
V.1.5 commande (alimentation, driver, arduino)
V.2 Assemblage du système
ANNEXE
Conclusion générale
Liste