Etude d?un syst?me de fabrication agile mobile pour composants de grande taille

par Hai Yang

Thèse de doctorat en Syst?mes automatiques et micro?lectroniques

Sous la direction de Fran?ois Pierrot et de S?bastien Krut.

Le jury était composé de Fran?ois Pierrot, S?bastien Krut, Grigore Gogu, Olivier Gibaru, Beno?t Furet, Olivier Company, C?dric Baradat.

Les rapporteurs étaient Grigore Gogu, Olivier Gibaru.


  • Résumé

    Les robots industriels, bien connus pour ?tre des syst?mes de fabrication flexibles et agiles, atteignent leurs limites lorsqu'il s'agit d'effectuer des t?ches sur des pi?ces de grande taille (par exemple: les pi?ces longues et minces de l'industrie a?ronautique). Pour ce type des t?ches, les solutions existantes sont ? leurs limites: les bras manipulateurs ? base fixe souffrent d'un espace de travail trop limit?; les bras manipulateurs mont?s sur v?hicule ne sont pas assez pr?cis; les machines-outils conventionnelles doivent ?tre con?us ? m?ga-?chelle (plusieurs dizaines de m?tres). Dans la cadre de cette th?se de doctorat, nous avons propos? des solutions robotiques innovantes qui combinent la capacit? de marcher (ou de grimper) sur la pi?ce (ou sur le montage d'usinage) avec la capacit? d'usiner. De l'analyse de la topologie et de la mobilit? ? la mod?lisation g?om?trique et cin?matique, ainsi que la proposition d'algorithmes de contr?le innovants, des robots ont ?t? propos?s et ?tudi?s pour la r?alisation des t?ches d'usinage ainsi que des t?ches de locomotion. Un prototype a ?t? construit qui t?moigne de la pertinence de ce concept innovant. Il repose sur une architecture parall?le ? actionnement redondant (8 moteurs pour 6 degr?s de libert?) et combine moteurs, freins, dispositifs de bridage et de nombreux capteurs de position. Le prototype peut se fixer sur le montage d'usinage, r?aliser ses t?ches de fabrication, puis modifier sa configuration pour devenir un robot marcheur capable d'atteindre la zone de travail suivante.

  • Titre traduit

    Agile mobile manufacturing system for large work-pieces


  • Résumé

    Industrial robots, well known as flexible and agile manufacturing systems, reach their limits when dealing with very large workpieces (e.g.: very long and slender parts found in aeronautics industry). For such tasks, existing solutions are at their limits: stationary manipulator arms suffer from a too limited workspace; manipulators mounted on a vehicle are not accurate enough; classical machine-tools must be designed at mega-scale (several tens of meters). This thesis work aims at offering an innovative robotic solution that combines the ability to walk (or climb) on the workpiece (or on the tooling that supports the workpieces) together with manufacturing ability. From the topology and mobility analysis to the geometrics and kinematics modeling, as well as innovative control algorithms proposition, the proposed mobile manufacturing robots have been studied for achieving both machining and locomotion tasks. A prototype has been built to show the concept effectiveness . It is based on a parallel mechanism with actuation redundancy (8 motors for 6 degrees-of-freedom), combining motors, brakes, clamping devices and numerous position sensors. The robot can clamp itself on the manufacturing tooling, and then change its configuration to become a walking robot able to reach the next working area.


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