1 Chap3 Caractéristiques Mécaniques Identification des erreurs des ROBOTS Objectifs Identification et quantification des erreurs commises par un robot lors de l'exécution de tâches automatisées.  4 catégories (PRINCIPALES CAUSES D'ERREURS) - Arrondis dans les calculs - Quantification des codeurs incrémentaux ou absolus - Performance des algorithmes utilisés - Troncature des valeurs numériques lors des calculs trigonométriques  La diminution de ces erreurs dépend principalement de l'amélioration algorithmique  1) Erreurs de quantification et de calcul  La diminution de ces erreurs dépend principalement de l'amélioration ou d'une meilleure connaissance du mécanisme du robot  2) Erreurs d'étalonnage  - Etalonnage des codeurs - Erreur d'initialisation des codeurs - Détermination des longueurs des bras - Rapport de réduction des réducteurs introduits dans l'opérateur géométrique  - Flexion des bras due à la charge - Dilatation des pièces mécaniques  3) Erreurs cinématiques de type systématique  EXACTITUDEEXACTITUDE

2 Chap3 Caractéristiques Mécaniques Identification des erreurs des ROBOTS 4 catégories (PRINCIPALES CAUSES D'ERREURS) 1) Erreurs de quantification et de calcul 2) Erreurs d'étalonnage 3) Erreurs cinématiques de type systématique  EXACTITUDE Positionnement  Trajectoire  Chaque articulation possède une zone morte due à : - quantification des codeurs position précise à +/- 1 pas -jeux mécaniques - Erreur statique autorisée pour les asservissements L'évolution possible de chaque articulation à l'intérieur de cette zone sans déclenchement d'un signal d'erreur, est possible, et de nature aléatoire.  La diminution de ces erreurs dépend principalement de l'amélioration des lois d'asservissement et de commande  4) Erreurs cinématiques de type aléatoire  Dépend des taches à réaliser : Pick and Place, Contournement, … REPETABILITEREPETABILITE 

3 1) a) Programmation par apprentissage  Chap3 Caractéristiques Mécaniques Identification des erreurs des ROBOTS Trois modes de programmation Programmation par apprentissage (déplacement manuel du robot) L'opérateur compense les erreurs susceptibles d'être réalisées par le robot. Il compense directement les déformations, les erreurs de modélisations,....  Les coordonnées des points sont saisies par l'opérateur qui ne déplace plus le robot. Les erreurs générées par le calculateur géométrique, les déformations… influent sur la précision du point à atteindre.  Seule la répétabilité caractérise la précision du système  1) b) Programmation analytique Exactitude + Répétablité caractérise la précision du système. 1) Programmation On-Line

4 Chap3 Caractéristiques Mécaniques Identification des erreurs des ROBOTS Les points programmés sont simulés dans un environnement virtuel. Une succession de transformations permettent le téléchargement dans la baie du robot, des coordonnées qui serviront finalement à l'exploitation sur site réel.  2) Programmation Off-Line Cette méthode programmation est performante, mais génère pour le point programmé un cumul d'erreurs successives qui dégradent considérablement la précision que l'on peut espérer de cette méthode.  Exactitude + Répétablité caractérise la précision du système.  L'identification des repères où sont caractérisées les trajectoires lors de la simulation et lors de l'exécution des trajectoires est importante.  Conclusions : La précision d'exécution de trajectoires d'un robot est étroitement liée au mode de programmation.

5 CARACTÉRISTIQUES GÉNÉRALES Chap3 Caractéristiques Mécaniques Identification des erreurs des ROBOTS Charge nominale Charge maximale supportée par l'interface mécanique sans dégradation des performances cinématiques et statiques annoncées par le constructeur  Charge limite La masse maximale qui peut être transportée par l'interface mécanique, sans dommages pour le robot avec des vitesses et précision réduites.  L'espace de travail Espace à l'intérieur duquel il n'y a pas de limitations de mouvements des axes secondaires du robot, autre que ceux imposés par les articulations de ces axes secondaires. La limite extérieure de l'espace de travail est décrite par le mouvement du point d'intersection des axes secondaires (le centre du poignet)  Définition de la vitesse Exprime la distance ou l'angle parcouru par unité de temps, dans les conditions normales de fonctionnement : (charge & précision)

6 Chap3 Caractéristiques Mécaniques Identification des erreurs des ROBOTS Résolution La plus petite distance ou le plus petit angle qui peut être effectué pour chaque axe du robot lors d'un déplacement élémentaire  Définition de l'accélération L'accélération d'un robot représente la modification de la vitesse d'un point considéré par unité de temps dans les conditions normales de fonctionnement  Temps de déplacement minimal Temps s'écoulant entre deux états stationnaires pour parcourir une distance ou un angle prédéterminé (temps de déplacement et d'orientation, incluant la période stable) (spécifié pour la charge nominale)  CARACTÉRISTIQUES GÉNÉRALES

7 LES CARACTERISTIQUES DE POSE Chap3 Caractéristiques Mécaniques Caractéristiques pour Programmation On-Line Pose commandée : pose apprise lors de la programmation Pose atteinte : pose atteinte par le robot lors de la restitution de la trajectoire  Les caractéristiques de pose permettent d’évaluer les dispersions entre pose commandée et pose atteinte, ainsi que les fluctuations des poses atteintes  Chaque pose se définie par une position, et une orientation  Pour programmer une trajectoire de robot, l’opérateur mémorise une succession de poses, en production l’automate du robot génère une trajectoire unique, qui passe par ces poses 

8 Chap3 Caractéristiques Mécaniques Identification des erreurs des ROBOTS 1) CARACTÉRISTIQUES DE POSE LOCALE Deux valeurs permettent de caractériser l’écart qu’il y a entre la pose commandée et atteinte : l’Exactitude et la Répétabilité

9 Chap3 Caractéristiques Mécaniques Identification des erreurs des ROBOTS Exactitude de positionnement (Xc,Yc,Zc) Répétabilité de pose locale Ecart de positionnement entre la pose commandée et la moyenne des poses atteintes  Répétabilité maximale (X, Y, Z) Xc,Yc,Zc position commandée n est le nombre de répétitions Exactitude

10 Chap3 Caractéristiques Mécaniques Identification des erreurs des ROBOTS Exactitude d'orientation Répétabilité maximale en orientation n est le nombre de répétitions 

11 Chap3 Caractéristiques Mécaniques Identification des erreurs des ROBOTS LA RÉPÉTABILITÉ STATISTIQUE avec Ecart type des mesures de positionnement angulaire

12 Chap3 Caractéristiques Mécaniques Identification des erreurs des ROBOTS EXACTITUDE MULTI-DIRECTIONNELLE Position/orientation programmée avec trajectoires différentes. Les précisions atteintes sont différentes selon la direction avec laquelle on approche le point. 

13 Chap3 Caractéristiques Mécaniques Identification des erreurs des ROBOTS TEMPS DE STABILISATION / DEPASSEMENT EN POSITION Durée nécessaire pour qu'une réponse oscillatoire amortie, pour une pose donnée, décroisse à l'intérieur d'une limite fixée. Ecart maximum entre la position commandée et les poses atteintes par le robot dans sa phase d'approche sur la pose commandée.  

14 Chap3 Caractéristiques Mécaniques Identification des erreurs des ROBOTS EXACTITUDE ET RÉPÉTABILITÉ BIPOSE Lors d'une programmation Hors Ligne il est impossible d'évaluer avec un système de mesure externe la localisation du repère de base du robot.  On réalise l'évaluation d'une exactitude et répétabilité en distance sur deux points programmés. La distance effectivement réalisée est comparée à la distance commandée.  Ainsi dans l'absolu il est impossible d'identifier la localisation des points atteints avec précision.  RÉPÉTABILITÉ BIPOSE

15 Exactitude et Répétabilité de trajectoire sont indépendantes de la forme de la trajectoire commandée  Par analogie avec les caractéristiques de pose on définit une exactitude de position et d'orientation de trajectoire  Chap3 Caractéristiques Mécaniques Identification des erreurs des ROBOTS CARACTÉRISTIQUES DE TRAJECTOIRE ET DE DÉPLACEMENT

16 Définition : Ecart maximal des angles d'orientation entre la trajectoire commandée et les trajectoires réalisées. ( pour m points mesurés le long de la trajectoire)  Chap3 Caractéristiques Mécaniques Identification des erreurs des ROBOTS Ez1Ez1 E Zi EzjEzj EzkEzk CARACTÉRISTIQUES DE TRAJECTOIRE Exactitude de positionnement  (m points échantillonnés le long de la trajectoire) Pour chaque cote Zi Zi donnée, on évalue la dispersion de l'abscisse Xz i et l'ordonnée Yz i ( n passages successifs )  Pour chaque point échantillonné Définition : Valeur maximale de la distance entre la trajectoire commandée et le barycentre des trajectoires réalisées. Exactitude d'orientation  Xz i Yz i zizi

17 Définition : Variation statistique des orientations le long d'une même trajectoire parcourue n fois  ( pour m points mesurés le long de la trajectoire)  Chap3 Caractéristiques Mécaniques Identification des erreurs des ROBOTS CARACTÉRISTIQUES DE TRAJECTOIRE Répétabilité de positionnement  Pour chaque cote Zi Zi le barycentre de la section de passage est : Pour chaque point échantillonné Définition : Variation statistique des positions le long d'une même trajectoire parcourue n fois  Répétabilité d'orientation  Xz i Yz i Rz i R stat z i ( n passages successifs ) 

18 Chap3 Caractéristiques Mécaniques Identification des erreurs des ROBOTS RACCORDEMENT DE TRAJECTOIRE  Définition : Aptitude du robot à raccorder deux trajectoires successives L'essai porte sur deux trajectoires rectilignes, perpendiculaires. Les mesures sont réalisées sur un échantillonnage de points, le long de la trajectoire  Si la trajectoire est orientée dans un repère Y, Z Y Z Xc, Yc,Zc  Yi>Yc Pour Yi>Yc  Dpt Dépassement Erreur d'arrondi  arrondi 

19 Chap3 Caractéristiques Mécaniques Identification des erreurs des ROBOTS EXACTITUDE ET RÉPÉTABILITÉ DE VITESSE La trajectoire est réalisée n fois,et m mesures sont réalisées. Exactitude et Répétabilité sont déterminées à partir des vitesses moyennes vjvj vivi vkvk, et exprimées en pourcentage de la vitesse de commande Exactitude de vitesse Répétabilité en vitesse

20 Chap3 Caractéristiques Mécaniques Fin Chapitre 3

21 Chap3 Caractéristiques Mécaniques Séparation

22 Chap3 Caractéristiques Mécaniques Programmation par apprentissage

23 Chap3 Caractéristiques Mécaniques Programmation par apprentissage Syntaxeur : Pupitre de commande Touches de fonctions Programme Arrêt d’urgence Clavier alpha-numérique Touches programmables (appli métier) Contrôle homme mort Environnement Windows Mise sous puissance Basculement Apprentissage/production

24 Chap3 Caractéristiques Mécaniques Programmation Off-Line Logiciel de simulation

25 Chap3 Caractéristiques Mécaniques Programmation Off-Line

26 Chap3 Caractéristiques Mécaniques Programmation Off-Line

27 Chap3 Caractéristiques Mécaniques Capacité de charge

28 Chap3 Caractéristiques Mécaniques Capacité de charge

29 Chap3 Caractéristiques Mécaniques Espace de travail

30 Chap3 Caractéristiques Mécaniques Caractéristiques cinématiques

31 Chap3 Caractéristiques Mécaniques Notion de Pose

32 Chap3 Caractéristiques Mécaniques

33 Chap3 Caractéristiques Mécaniques