2.3. Robot Industriel
Les robots industriels, tout comme les unités des
fabrications modernes, sont des
systèmes automatisme de haut niveau qui utilisent des
ordinateurs comme partie intégrante de leur chaine d'asservissement
Actuellement ils constituent la pièce maitresse de toute automatisation
industrielle. La robotique est utilisée aussi en technologie spatiale et
dans le domaine médical.
Les robots industriels ont été
créés pour accroitre la productivité et améliorer
la qualité au sein des processus industriels. Ils s'avèrent
particulièrement précieux dans de nombreuses
Chapitre 01
Généralités sur la robotique mobile
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applications industrielles en particulier la peinture, la
soudure, le contrôle et l'assemblage mécanique...
Les recherches actuelles portent en effet sur des robots
évolués capables d'entendre de voir, de toucher et de prendre des
décisions.
2.4. Robot Mobile
Contrairement au robot industriel qui est
généralement fixé, le robot mobile est doté de
moyens qui lui permettent de se déplacer dans son espace de travail.
Suivant son degré d'autonomie ou degré d'intelligence, il peut
être dote de moyens de perception et de raisonnement. Certains sont
capables, sous contrôle humain réduit, de modéliser leur
espace de travail et de planifier un chemin dans un environnement qu'ils ne
connaissent pas forcément d'avance.
Actuellement, les robots mobiles les plus sophistiqués
sont essentiellement orientés vers des applications dans des
environnements variables ou incertains, souvent peuplés d'obstacles,
nécessitant une adaptabilité à la tâche. La figure
(1.1) illustre la structure d'un tel robot [1].
Structure mécanique
L'énergie
Structure électronique
Figure 1.1 : Structure d'un robot mobile
Un A.G.V (Automated Guided Vehicule) ou véhicule
à guidage automatique est un cas particulier d'un robot mobile
voué à des applications purement industrielles. II est parfois
appelé chariot automatique et il est doté d'un équipement
de guidage automatique qu'il soit inductif (filoguidé), optique,
électromagnétique ou autre. Ce type de véhicule est
capable de suivre des chemins prédéfinis et programmables ou de
planifier ses propres trajectoires selon le type de guidage et de navigation
utilisée. Les A.G.V se présentent sous des aspects assez
variés, que ce soit par leur forme, par leur taille ou par leur
poids.
Chapitre 01
Généralités sur la robotique
mobile
2.4.1. Architecture des robots mobiles
En général un robot mobile est constitué dc
trois structures :
A. Structure mécanique: elle assure
le mouvement du robot par des roues motrices placées selon le type de
mouvement et la précision de la tache voulue.
B. Structure instrumentale : un robot est
équipé d'un certain nombre de capteurs de sécurité
afin de leur donner une certaine connaissance de l'environnement. Selon
l'application, les capteurs peuvent être :
? Capteurs infrarouges
Les capteurs infrarouges sont constitués d'un ensemble
émetteur/récepteur fonctionnant avec des radiations non visibles,
dont la longueur d'onde est juste inférieure à celle du rouge
visible. La mesure des radiations infrarouges étant limitée et,
en tout état de cause, la qualité très
dégradé d'un mètre, ces dispositifs ne servent que
rarement de télémètres.
On les rencontrera le plus souvent comme détecteurs de
proximité, Ou dans un mode encore plus dégradé de
présence.
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Figure 1.2 : Télémètres
infrarouges. ? Capteurs ultrasonores [5]
Les capteurs ultrasonores utilisent des vibrations sonores
dont les fréquences ne sont pas perceptibles par l'oreille humaine. Les
fréquences couramment utilisées dans ce type. De technologie vont
de 20 kHz à 200 kHz. Les ultrasons émis se propagent dans l'air
et sont réfléchis partiellement lorsqu'ils heurtent un corps
solide, en fonction de son impédance acoustique. L'écho en retour
prend la forme d'une onde de pression à l'image des vaguelettes
circulaires déformant la surface de l'eau lorsqu'on y jette une
pierre.
Chapitre 01
Généralités sur la robotique mobile
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La distance entre la source et la cible peut être
déterminée en mesurant le temps de volume séparant
l'émission des ultrasons du retour de l'écho.
A) exemple d'un capteur ultrason B) principe émié
et reçu capteur ultrason.
Figure 1.3 : Télémètres
ultrasonores.
? Télémètre laser
Les télémètres laser (Figure 4) sont
à ce jour le moyen le plus répandu en robotique mobile pour
obtenir des mesures précises de distance. Leur principe de
fonctionnement est le suivant:[5]
A un instant donné, une impulsion lumineuse très
courte est envoyée par l'intermédiaire d'une diode laser de
faible puissance. La réflexion de cette onde donne un écho qui
est détecté au bout d'un temps proportionnel à la distance
capteur obstacle. La direction des impulsions est modifiée par rotation
d'un miroir. Par l'angle de balayage couvrant généralement entre
100 et 180 degrés sur des produits commerciaux.
Figure 1.4 : Exemple d'un
télémètre laser.
? Les caméras
L'utilisation d'une caméra pour percevoir
l'environnement est une méthode attractive car elle semble proche des
méthodes utilisées par les humains. Le traitement des
données volumineuses et complexes fournies par ces capteurs reste
cependant difficile à l'heure actuelle, même si cela reste une
voie de recherche très explorée.
Chapitre 01
Généralités sur la robotique mobile
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s Les capteurs tactiles
Les robots peuvent être équipés de
capteurs tactiles, qui sont le plus souvent utilisés pour des
arrêts d'urgence lorsqu'il rencontre un obstacle qui n'avait pas
été détecté par le reste du système de
perception. Ces capteurs peuvent être de simples contacteurs
répartis sur le pourtour du robot. Il ne détecte alors le contact
qu'au dernier moment.
Il est également possible d'utiliser des petites tiges
arquées autour du robot pour servir d'intermédiaire à ces
contacteurs, ce qui permet une détection un peu plus précoce et
donne ainsi plus de marge pour arrêter le robot.
s Les boussoles
Les boussoles permettent, par la mesure du champ
magnétique terrestre, de déduire la direction du nord. Ces
capteurs peuvent utiliser différentes technologies et ont l'avantage de
fournir une direction de référence stable au cours du temps (au
contraire des gyroscopes qui dérivent). Ces capteurs sont toutefois
très délicats à utiliser en intérieur car ils sont
très sensibles aux masses métalliques présentes dans la
structure des bâtiments. En pratique, on les utilise donc principalement
en extérieur en apportant le plus grand soin à leur
positionnement sur le robot pour éviter les influences des composants du
robot, notamment les moteurs électriques.
s Les balises
Dans certaines applications, il est également possible
d'utiliser des balises dont on connaît la position, et qui pourront
être facilement détectées par le robot, afin de faciliter
sa localisation. Des techniques très diverses peuvent être
utilisées pour ces balises. On peut par exemple utiliser un signal
radio, émis de manière omnidirectionnel par la balise.
Le robot sera alors équipé d'une antenne
directionnelle qui lui permettra de détecter la direction des
différentes balises, afin de déduire sa position par
triangulation. On peut également utiliser des codes couleurs où
des codes barrent qui pourront être détectés par une
caméra.
s Le GPS (Universel Placement Système en
Anglais : Global Positionning System)
Un système de balises dont on a placé les
balises sur des satellites en orbite terrestre et qui est par conséquent
accessible de quasiment partout à la surface du globe. Ce système
permet donc d'avoir une mesure de sa position dans un repère global
couvrant la terre avec
Chapitre 01
Généralités sur la robotique mobile
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une précision variant de quelques dizaines de
mètres à quelques centimètres suivant les
équipements. [5]
C. Structure informatique : une commande numérique est
impérative, afin de bien analyser les différentes informations,
soit du système de perception ou de localisation. Cette commande peut
être à base d'un microprocesseur ou microcontrôleur.
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