Robots industriels – Le guide ultime

Les robots industriels sont des robots utilisés exclusivement dans la fabrication. Automatisés et programmables, ils peuvent se déplacer sur trois axes ou plus. En résumé, ils sont dotés de bras robotisés capables de pivoter sur eux-mêmes. Leurs tâches habituelles incluent le soudage, la peinture d'autres machines, l'assemblage, l'emballage et l'étiquetage, entre autres.

En 2020, on compte environ 1.64 million de robots en activité dans le monde dans divers secteurs. L'histoire des robots industriels remonte à 1937, lorsque la première forme connue de robot était un appareil ressemblant à une grue, assemblé à l'aide de pièces Meccano et alimenté par un moteur.
On estime que d'ici 2030, les robots industriels auront supprimé plus de 20 millions d’emplois. Entreprises de fabrication de robots travaillent dur pour trouver de nouvelles innovations pour faire de ce rêve une réalité.

Qu'est-ce qu'un robot industriel ?

Source: Pixabay
Un robot industriel est un appareil mécanique programmable doté d'un bras robotisé qui peut être utilisé à la place d'un être humain pour effectuer des tâches qui pourraient être considérées comme trop risquées ou trop répétitives, mais avec un niveau de précision beaucoup plus élevé. Il s'agit de machines au design complexe avec des pièces mobiles, chacune conçue pour remplir une fonction unique.
Bien que le coût de fabrication d'un robot industriel soit élevé, il est plus avantageux de l'utiliser que de le faire avec des humains, car cela élimine le besoin de payer des salaires au personnel. De plus, ils ne se fatiguent pas, ce qui signifie qu'ils peuvent fonctionner pendant des jours et des jours entre les saisons de maintenance de temps en temps.

Types de robots industriels

Comme mentionné précédemment, les robots industriels sont conçus pour des rôles spécifiques. Un robot programmé pour gérer soudage ne gère pas peinture ou l'emballage. Ces variations de fonctions permettent de séparer les robots industriels en différents types. À l'heure actuelle, les robots industriels peuvent être divisés en types principaux qui incluent les suivants.

Robots articulés

Source: Pinterest
Les robots articulés sont les types de robots industriels les plus courants. Ils ont un bras de robot d'usine conçu sous la forme d'un bras humain relié au niveau de l'articulation par une articulation torsadée. Les maillons du bras sont reliés entre eux par des joints rotatifs qui vont généralement de deux à dix.
Les articulations offrent une liberté de mouvement, permettant aux bras du robot de tourner dans n'importe quelle direction sans se casser. En résumé, les bras robotisés articulés ont six articulations, ce qui en fait les plus flexibles de tous les robots industriels. C'est pourquoi ils sont les plus utilisés.

Avantages

• Il a des vitesses élevées, ce qui le rend idéal pour les travaux industriels qui nécessitent de la vitesse tout en conservant une grande précision.

• Il occupe une surface au sol limitée.

• L'alignement des plusieurs plans est beaucoup plus facile que les autres types.

• Ils sont très flexibles grâce à leurs nombreux axes qui donnent au bras la liberté de se déplacer dans toutes les directions.

• Les bras robotiques articulés peuvent gérer plusieurs tâches au-delà des fonctions principales pour lesquelles ils ont été conçus. Cela en fait le meilleur choix pour rationaliser les processus de fabrication.

Inconvénients

• En fin de compte, ils ne sont pas si simples. Ils nécessitent un contrôleur de robot dédié.

• Leur programmation est très compliquée et, parfois, ne peut être exécutée que par une personne expérimentée dans leurs opérations.

• De nombreuses cinématiques sophistiquées sont impliquées.

• Le coût d’un robot industriel est trop élevé, notamment sa fabrication.

Application industrielle

• Emballages alimentaires

• C'est un bras de soudage robotisé

• Manipulation du matériel

• Entretien des machines

• Découpe d'acier

• Application en forge et fonderie

• Assemblage automobile

• Fabrication de ponts en acier.

Robots cartésiens

Source: Pinterest
Les robots cartésiens, également appelés robots rectilignes/à portique, sont des robots industriels de configuration rectangulaire. Ils sont équipés de trois articulations prismatiques qui assurent le mouvement linéaire produit par leur glissement sur trois axes perpendiculaires. Ils sont parfois équipés d'un poignet permettant un mouvement de rotation. Les robots cartésiens sont largement utilisés par les fabricants d'automatisation industrielle, principalement en raison de leur simplicité et de leur flexibilité, qui les rendent idéaux pour des tâches spécifiques.

Avantages

• Il offre une grande précision de positionnement.

• Sa simplicité le rend beaucoup plus facile à utiliser. Toute personne ayant des connaissances de base sur leur fonctionnement peut le configurer.

• C'est beaucoup plus simple à programmer.

• Elle est hautement personnalisable, ce qui en fait la machine idéale lorsque vous souhaitez passer à d’autres tâches.

• Il peut supporter de lourdes charges.

• Il en coûte beaucoup moins cher d’en produire un.

Inconvénients

• De par sa taille et l'amplitude de ses mouvements, il nécessite une grande surface de fonctionnement et d'installation.

• Autant il est simple à utiliser, autant son montage est trop complexe.

• Il ne peut se déplacer que dans une seule direction à la fois.

Application industrielle

• Chargement et déchargement de charges lourdes.

• Choisir et placer les opérations du robot.

• Assemblage et sous-assemblage.

• Manipulation du matériel.

• Applications adhésives.

• Manipulation de matières nucléaires.

Robots SCARA

SCARA est l'acronyme de Selective Compliance Assembly Robot Arm (bras robotisé d'assemblage à conformité sélective). Il s'agit d'un robot industriel doté d'une enveloppe de travail en forme de beignet. Un bras robotisé SCARA possède deux articulations parallèles qui assurent la conformité en un seul endroit. Ses décalages rotatifs sont positionnés verticalement avec l'effecteur terminal fixé au bras qui se déplace horizontalement.
A Robot SCARA Les robots SCARA sont spécialisés dans les mouvements latéraux et sont donc principalement utilisés comme robots d'assemblage. Comparés aux robots cylindriques et cartésiens, les robots SCARA sont beaucoup plus rapides et ont une intégration plus facile.

Avantages

• Ils sont idéaux pour les mouvements point à point rapides et répétitifs, parfaits pour une utilisation comme robots de chaîne de montage automobile.

• Il dispose d'un grand espace de travail.

• Ils sont très précis.

Inconvénients

• Le robot SCARA a besoin d'un contrôleur de robot industriel dédié.

• Il se limite uniquement aux surfaces planes grâce à son design et sa forme.

• Il est difficile de le programmer hors ligne.

Application industrielle

• Applications d'assemblage.

• Manipulation de plaquettes semi-conductrices.

• Applications biomédicales.

• Emballage et étiquetage.

• Il s'agit d'un bras robot de palettisation.

• Chargement des machines.

Robots Delta

Les robots Delta sont constitués de liaisons articulées parallèles reliées par une base commune. Également appelés robots Parallel Link, ils sont beaucoup plus faciles à contrôler car chaque articulation est positionnée par rapport à l'effecteur final. Cela donne Robots Delta une vitesse de déplacement élevée, ce qui les rend idéales pour le type de travail impliquant une fabrication en grand volume.
Les robots Delta ont une enveloppe en forme de dôme, une conception qui réduit le poids des bras, ce qui explique leur grande vitesse. Ils sont principalement utilisés pour l'automatisation du pick & place. Ils sont programmés pour fonctionner en parfaite synchronisation avec d'autres machines afin d'exploiter pleinement la vitesse ; sinon, un convoyeur à bande alimentant le robot en matériaux, par exemple, serait un désastre.

Avantages

• Ce sont des machines à grande vitesse. Le robot Delta typique est 30 % plus rapide qu'un robot SCARA en raison de sa conception.

• Ils ont une grande précision opérationnelle malgré leurs vitesses élevées.

• Ils ont une productivité élevée. Ils peuvent traiter jusqu'à 3 pièces par seconde.

• Ils constituent une option plus sûre pour les travaux répétitifs et à grande vitesse, qui peuvent être dangereux pour les êtres humains.

Inconvénients

• Ils comportent de nombreuses pièces mobiles, qui sont bien trop compliquées.

• Nécessite un contrôleur de robot dédié.

Application industrielle

• Industrie alimentaire.

• Industrie pharmaceutique.

• Industrie électronique.

• Industrie automobile.

• Alignement des fibres optiques.

Robots polaires

Source : blog.technavio.com
Les robots polaires sont constitués d'une articulation rotative qui relie le bras à la base et de deux articulations rotatives plus une seule articulation linéaire. En raison de leur enveloppe de travail sphérique, les robots polaires sont également appelés robots sphériques. Une autre caractéristique de conception unique de ces robots est leur arbre pivotant central et un bras robotique extensible et rotatif. Il dispose également d'un configuration de la tourelle qui couvre un très grand volume d’espace lorsqu’il est opérationnel.

Avantages

• Ils ont une portée étendue et peuvent pivoter à 360 degrés.

• Ils peuvent également atteindre des objets directement au-dessus et en dessous d’eux.

• Ils peuvent gérer un grand volume de travail.

• Ils nécessitent très peu d’espace au sol.

Inconvénients

• Bien qu’il puisse atteindre des objets au-dessus de lui, la portée verticale est limitée et il ne peut pas le faire seul sans contrôleur.

• Il a une très faible précision et ne s’en sort pas très bien lorsqu’il s’agit de tâches répétitives.

• Cela nécessite un système de contrôle très sophistiqué.

• Il est progressivement supprimé.

Application industrielle

• Manipulation du verre.

• Moulage sous pression.

• Empilage et dépilage.

• Forger.

• Robot de soudage.

• Manipulation du matériel.

• Moulage par injection.

Robots cylindriques

Source : industrial-electronics.com
Les robots cylindriques possèdent un seul joint rotatif à leur base et un autre joint prismatique reliant les encres. Ils disposent d'un espace de travail cylindrique, d'où leur nom, qui est doté d'un arbre pivotant et d'un bras robotique extensible qui se déplace en coulissant verticalement. Ce mouvement unique permet aux robots d'effectuer des mouvements verticaux et horizontaux.
Le bras est également conçu pour permettre au robot d'atteindre des enveloppes de travail restreintes sans aucune perte de vitesse ou de répétabilité. Les robots cylindriques sont idéaux pour les tâches qui impliquent le prélèvement de matériaux au sol grâce à leur technologie avancée. bras robotique de sélection et de placement.

Avantages

• Ils sont simples à utiliser et à installer.

• Ils nécessitent un assemblage minimal pour commencer à fonctionner.

• Ils peuvent atteindre tout autour sans aucun problème.

• Ils nécessitent très peu d’espace au sol.

• Ils peuvent supporter de grosses charges.

Inconvénients

• Ils ont de faibles niveaux de précision.

• Ils sont devenus obsolètes trop vite.

Application industrielle

• Transport de panneaux LCD.

• Systèmes d'assemblage robotisés.

• Applications de revêtement.

• Moulage sous pression.

• Application en fonderie et forge.

• 
  Chargement et déchargement des machines.
  

Cobots

Source: Pinterest
Il existe aujourd’hui une version plus récente de robots industriels qui mérite d’être mentionnée ici. Robots Collaboratifs Ce sont des robots industriels qui peuvent travailler aux côtés des humains sans avoir besoin de barrières de sécurité strictes. Ils ont une conception arrondie et sont équipés de capteurs spéciaux qui leur permettent de toujours savoir où se trouvent les humains pour leur donner l'espace nécessaire pour aider les travailleurs.

Avantages

• Ils sont capables de travailler côte à côte avec des travailleurs humains, augmentant ainsi leur efficacité.

• Ils peuvent être facilement réutilisés, ce qui signifie qu’ils peuvent être rapidement déplacés vers un autre travail.

• Ils coûtent beaucoup moins cher à construire que les autres types de robots

Inconvénients

• Ils sont très lents car la vitesse a été sacrifiée au profit de la sécurité humaine.

• Ils ont une faible capacité de charge utile, là encore pour des raisons de sécurité.

Application industrielle

• Entretien des machines.

• Assemblage de pièces mobiles.

• Emballage.

• Systèmes de vision.

Comment fonctionnent les bras robotiques ?

Les bras robotisés sont conçus sur la base du bras humain et fonctionnent presque de la même manière. Bras robotique le fonctionnement dépend de la tâche pour laquelle il a été conçu. En général, cependant, tous les bras robotiques fonctionnent d’une manière spécifique. Ils dépendent tous des articulations pour leurs mouvements et sont équipés d'autres fonctionnalités qui rendent cela possible, des capteurs par exemple.
Pour avoir une meilleure idée de leur fonctionnement, nous devons connaître les pièces du robot industriel qui composent le bras robotique. Il s'agit notamment des éléments suivants :

surchargés

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Les contrôleurs de robots industriels sont le cerveau du robot. Ce sont les processeurs qui portent le programme exécutable qui détermine les mouvements du bras robotisé. Ils peuvent être programmés automatiquement ou permettre des opérations manuelles par un technicien qualifié. Dans certains endroits, ils prennent la forme d'énormes systèmes informatiques, et parfois ils se réduisent à un simple joystick.

Bras

C'est la partie qui fait le véritable travail. Il se compose de trois parties principales : l’épaule, le coude et le poignet, tout comme les humains. Ces trois parties sont liées les unes aux autres par axes et articulations contrôlé par le processeur central, le contrôleur. Chaque partie doit bouger par rapport à l’autre pour que l’efficacité soit atteinte.

Effecteur d'extrémité

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C'est la partie qui remplit les fonctions de la main. La plupart du temps, A effecteur final de robot est composé de deux griffes qui maintiennent les objets en se fermant et en s'ouvrant automatiquement. Certains peuvent tourner et effectuer des mouvements de manœuvre lorsqu’ils tiennent ou déplacent des objets.

Variateurs

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Il s'agit des moteurs entre les articulations qui contrôlent les manœuvres et les mouvements des bras du robot. Ils utilisent généralement des courroies qui sont des répliques de celles que l'on trouve dans les moteurs de voiture.

Pourquoi avez-vous besoin de bras robotiques ?

Source: Pinterest
Les entreprises de robotique industrielle ont connu une croissance fulgurante au cours des deux dernières décennies et, à mesure que le temps avance, les avancées technologiques dans le monde de la robotique se font également sentir. Bientôt, nous aurons des robots effectuant tout le travail autour de nous. Même s'ils provoquent des perturbations en ce qui concerne le travail humain, il est indéniable que les robots ont grandement facilité la vie.
Voici quelques-uns des avantages de l’utilisation bras robotiques industriels.

Amélioration de la sécurité des travailleurs

Emplois en construction Les travaux de ce type nécessitent beaucoup de main-d'œuvre et impliquent de nombreuses machines lourdes qui peuvent présenter un danger pour les travailleurs. L'exposition à des produits chimiques nocifs peut également avoir un impact négatif sur la santé des personnes. Les bras robotisés industriels ont considérablement réduit ce risque car ils peuvent travailler dans n'importe quelle condition puisqu'il s'agit de machines inanimées. Ils peuvent effectuer des tâches répétitives sans perdre leur concentration, même pendant une seconde.

Diminution des coûts

Même si le coût initial d'acquisition d'un robot peut être élevé, le avantages à long terme sont énormes. En plus de supprimer le besoin de salaires, de congés et d’autres avantages sociaux, les robots ne sont pas sujets aux erreurs. Les pertes que les usines ont subies en raison de la destruction de machines et de produits par négligence humaine appartiennent au passé.

Productivité accrue

Ce qui prenait autrefois des jours à réaliser peut désormais être réalisé en quelques heures. Le problème du travail humain est susceptible de s'épuiser et le repos est nécessaire. La seule façon de maintenir la production en marche pendant 24 heures est de procéder par équipes. Les robots, en revanche, peuvent fonctionner pendant des jours sans prendre une seule pause. Un cellule de travail d'assemblage intelligente peut effectuer un travail équivalent à 4 personnes travaillant en même temps.

Meilleure qualité de produit

Les humains ne peuvent pas reproduire la précision et l'exactitude dont font preuve les robots dans le processus de production. Les robots utilisés dans la fabrication sont guidés par des technologies de guidage ultra-précises, ce qui signifie que chaque coupe et chaque mesure qu'ils effectuent sont exactes. Robots articulés, par exemple, incarnent la précision dans le monde des robots. Une meilleure précision se traduit par des produits de qualité supérieure.

Fiabilité

Industries qui utilisent des robots dans la fabrication ont vu leur production augmenter de façon exponentielle. Tant qu’ils sont entretenus régulièrement, ils continueront à effectuer un travail constant, quelles que soient les conditions difficiles. On ne peut pas en dire autant des travailleurs humains sujets à la maladie et à la fatigue, qui finissent par affecter leur rendement.

Quelles industries utilisent des robots industriels ?

Source: Pixabay
De nombreux fabricants ont changé ou sont en train d’automatiser entièrement leur processus de production. Les raisons en sont nombreuses, mais la principale est que les robots sont fiables, réduisent le coût du paiement des salaires et permettent d'économiser de l'argent qui peut être redirigé vers d'autres choses. Voici quelques-unes des industries qui utilisent applications de bras robotique dans leurs procédés de fabrication.

Industrie automobile

La robotique dans la fabrication automobile a été parmi les toutes premières à être adoptées en ce qui concerne la robotique industrielle. À l'heure actuelle, vous ne trouverez aucun constructeur automobile qui n'utilise pas de robots de fabrication automobile pour plus de 75 % de sa production. industrie automobile représente environ 30 % du total des installations de bras robotisés industriels. Le robot le plus couramment utilisé par les constructeurs automobiles est l'ABB IRB 6640, qui est idéal pour souder les châssis de voiture en place.

Industrie aérospaciale

Tout comme l'industrie automobile, la fabrication d'avions nécessite une puissance robotique importante. La demande de transport aérien augmente dans le monde entier et pour répondre à cette demande, il est nécessaire de fabriquer plus d'avions plus rapidement qu'auparavant. Les robots industriels sont la réponse à ce besoin car ils sont plus rapides et peuvent être programmés pour gérer n'importe quel type de tâche. Des applications telles que peinture de pièces de moteur, l'étanchéité, le perçage et le soudage sont quelques-unes des tâches effectuées par des machines automatisées.

Industrie électronique

L'électronique fait partie de notre vie et nous ne pouvons pas nous en passer. Sa fabrication implique de nombreux composants dont l'assemblage peut facilement être perdu par l'homme. Les robots industriels sont désormais largement utilisés dans le fabrication d'électronique car ils sont plus aptes à manipuler les parties minuscules et sensibles des appareils électriques. L’utilisation de robots pour salles blanches, par exemple, a considérablement amélioré la qualité de l’électronique, car ils empêchent la poussière d’entrer en contact avec les pièces internes lors de l’assemblage.

Industrie agroalimentaire

Les emballages alimentaires sont désormais gérés exclusivement par des robots. Dans certains endroits, le recours aux services de robots dans un métier sensible fait même partie des exigences. emballage et entreposageL’ avantages de l'utilisation de robots dans la transformation des aliments est qu'il y a moins de risques de contamination puisque les robots sont précis et rapides. Placer les aliments dans les bonnes portions et dans les bonnes tailles est également devenu la marque de fabrique de transformation alimentaire robotisée.

Industrie médicale et pharmaceutique

Le tri, la mise en bouteille, la distribution et l'inspection des médicaments sont désormais l'apanage des robots industriels. Des robots sont désormais programmés pour mesurer la quantité exacte de médicament au milligramme près. Robots dans l'industrie médicale et pharmaceutique ont facilité la manipulation des médicaments, en évitant le gaspillage et la contamination excessifs.
Les dispositifs médicaux délicats comme les outils chirurgicaux sont désormais fabriqués aux dimensions exactes nécessaires en utilisant robots médicaux qui changent le monde. Lorsque les outils médicaux sont compromis, il est plus difficile pour les médecins de traiter correctement leurs patients.

Combien coûte un bras robotique ?

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Les robots coûtaient autrefois beaucoup plus cher qu'aujourd'hui. La production de masse a permis de baisser un peu les prix, mais ils restent dans la fourchette haute du budget. Sur le marché actuel, le prix moyen d'un robot industriel est d'environ 25,000 400,000 $, mais il peut dépasser les XNUMX XNUMX $ selon le modèle et la taille.
Le prix d'un bras robotisé a également tendance à augmenter à mesure que vous ajoutez des périphériques et des fonctionnalités supplémentaires. Les ajouts spécifiques à l'application, comme les capteurs de collision et les cages de sécurité, qui sont une nécessité, peuvent doubler le prix initial de l'ensemble de la machine.
En tant qu'acheteur intéressé, vous pouvez opter pour un robot neuf ou un bras robotisé industriel bon marché qui a déjà été utilisé. L'un des avantages d'opter pour un robot d'occasion est que vous économisez sur le coût, même si vous rencontrerez quelques petits problèmes en cours de route.

Les meilleurs bras robotiques programmables de 2020

À mesure que l'utilisation de bras robotisés augmente dans tous les secteurs, des modèles sont créés pour gérer des tâches spécifiques à chaque application pour divers fabricants. Voici les meilleurs bras robotisés industriels programmables de 2020.

Robot de programmation éducatif magicien DOBOT

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Il s’agit d’un bras robotique conçu pour être multitâche. Il peut gérer l'impression 3D, la gravure laser, choisir et placer, machines à dessiner et à écrire. Il est équipé de plus de 20 langages de codage, tout en étant suffisamment simple pour être utilisé par un individu de niveau débutant.

Bras robotique entièrement métallique LewanSoul LeArm 6DOF

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Il s'agit d'un bras alimenté par un servo pour effectuer un mouvement avec flexibilité. Il possède une griffe métallique suffisamment solide pour manipuler des charges lourdes dans n'importe quelle direction. Le contrôle du robot peut être effectué sans fil et, en même temps, via un smartphone.

Bras robotisé QJRB800-1

Il s'agit d'un bras robotique créé par EVS qui a une charge utile maximale d'environ 1700 5600 livres. L'ensemble du robot lui-même, avec les autres pièces combinées, pèse environ XNUMX XNUMX livres, ce qui constitue une base très stable pour toute tâche de levage lourde courante dans la plupart des industries manufacturières.

Bord du bras robotique Owi

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Il s'agit d'un bras robotisé équipé de cinq articulations contrôlées par un contrôleur filaire à 5 interrupteurs pouvant être actionné à distance. Les piles D peuvent alimenter le robot en même temps qu'il peut être alimenté par le courant alternatif. Il a une rotation de base de 270° et a une durée de vie prolongée sur la boîte de vitesses.

Comment choisir des bras robotiques industriels

Source: Pinterest
Lorsqu’il s’agit de choisir un bras robotique, vous devez d’abord prendre en compte certains éléments.

Application

Ce n'est pas parce qu'il s'agit d'un bras robotisé que vous pouvez nécessairement l'utiliser pour ouvrir votre bière, chaque bras robotisé est conçu pour une application spécifique. bras conçu pour la peinture ne peut pas être utilisé comme bras de polissage ou vice versa. À moins que le bras robotique ne soit polyvalent, vous êtes alors coincé avec un bras robotique à fonction unique.

Charge utile

La charge utile fait référence à la quantité maximale de charge que le bras robotique peut gérer. Si vous avez affaire à une charge plus lourde comme un emballage industriel, vous devrez alors opter pour un gros bras de robot qui peut gérer des charges plus lourdes avec une simple automatisation de prélèvement et de placement.

Degré de liberté

Le mouvement qu'un bras robotique peut manœuvrer dépend de la nombre d'axes. Plus le nombre d’axes est élevé, plus le bras sera flexible en termes de mouvement. Les bras robotiques plus gros nécessitent plus d’axes car leur rotation demande plus d’efforts.

Speed

Si vous faites face à des tâches répétitives, vous serez mieux servi avec un bras robotique à grande vitesse c'est-à-dire aussi rapide que possible, un robot articulé est un exemple de robot rapide adapté à une telle tâche. Certains bras robotiques sont dotés d'options permettant au contrôleur d'ajuster la vitesse.

Prix

Vous ne pouvez obtenir que ce que vous pouvez vous permettre. Si vous effectuez un travail à volume élevé comme la fabrication, vous aurez besoin de plusieurs bras robotisés, ce qui vous coûtera cher. Si vous recherchez simplement un appareil simple pour un usage domestique, alors un bras robotisé simple et peu coûteux est ce qu'il vous faut.

Conclusion

La technologie des robots industriels devient de plus en plus indispensable. L'industrie manufacturière en a déjà fini avec le travail humain. Le peu de travail humain qui reste se limite à la maintenance et au contrôle de ces robots lorsque le besoin s'en fait sentir. Un jour, dans le futur, les robots seront la norme dans toutes les industries du monde.