Dispositif d’assistance associé à des robots manipulateurs utilisés dans des procédés de fabrication/FSW
Auteur / Autrice : | Fawzia Dardouri |
Direction : | Gabriel Abba, Wolfgang Seemann |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Automatique |
Date : | Soutenance le 08/11/2018 |
Etablissement(s) : | Paris, ENSAM en cotutelle avec Institut für Philosophie (Karlsruhe, Allemagne) |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : LCFC - Laboratoire de Conception, Fabrication et Commande. Metz - Laboratoire de Conception Fabrication Commande |
Jury : | Président / Présidente : Damien Chablat |
Examinateurs / Examinatrices : Gabriel Abba, Wolfgang Seemann, Carsten Proppe, Dominique Knittel | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Hartmut Hetzler |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
Les robots industriels sont très utilisés aujourd’hui dans de nombreuses applications industrielles pour leur polyvalence et leur facilité programmation. Cependant, malgré leurs performances, ces robots ne sont pas adaptés à certains procédés de fabrication où des forces uniformes et élevées ainsi qu'une précision de positionnement appropriée sont requises. Le présent travail est axé sur la robotisation de l'une des opérations à forte charge, le soudage par friction-malaxage (FSW). Cette méthode d’assemblage s’utilise pour assembler des pièces en phase solide. Pour cette raison, une force de poussée très élevée est nécessaire pour ramollir le matériau pendant cette opération. En raison des forces élevées, la position de l'outil dévie de la trajectoire désirée. Dans ces travaux de thèse, la possibilité d'utiliser un dispositif d’assistance associé à un robot manipulateur est étudiée afin d’améliorer sa capacité de charge et sa rigidité. Dans une première partie, une modélisation géométrique, cinématique et dynamique ainsi que de déformation d’un robot industriel Kuka KR500-2MT est développée en localisant la flexibilité au niveau des articulations. La deuxième partie consiste à améliorer les performances de la robotisation du procédé FSW par différentes méthodes qui sont la modification du système de compensation de gravité, l’ajout d’une masse additionnelle sur l’outil, l’ajout d’une structure parallèle et l’utilisation de deux robots en mode coopératif. Les deux dernières solutions consistent à exercer des forces directement sur l’outillage. De cette façon, le mouvement de l'outil est principalement piloté par le robot industriel, tandis que le dispositif d’assistance (soit la structure parallèle ou le deuxième robot utilisé dans le système coopératif) assure la génération de forces de poussées très élevées. Des algorithmes d’optimisation ont été utilisés afin de minimiser les déviations de l’outil et donc réduire les défauts de soudage. Finalement, une étude de l’espace de travail est menée en utilisant le logiciel Catia. La connaissance de l'espace de travail pour les solutions proposées nous permet d’estimer les applications de soudage possibles ainsi que leur comparaison..