Quels sont les différents types de robots industriels

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L’exécution des tâches industrielles a connu des transitions d’amélioration au fil du temps. Le travail purement manuel a été amélioré par des outils rudimentaires qui ont ensuite été transformés en machines. Pourtant, l’innovation continue de donner naissance à de nouvelles alternatives telles que les robots.

Unimate était le le tout premier robot être utilisé avec succès dans la fabrication. Il a été inventé par George Devol à la fin des années 50 et a été installé pour la première fois à l’usine General Motors. Il était utilisé pour le moulage sous pression et pouvait se déplacer dans un rayon de 12 pieds. Ayant constaté les avantages de son utilisation, de plus en plus d’entreprises ont rapidement cherché à l’acquérir.

Depuis lors, les experts ont continué à créer différents robots et à explorer de nouvelles façons de les appliquer dans le secteur manufacturier. De nos jours, de nombreux fournisseurs sophistiqués tels qu'EVS ont la capacité de proposer des produits innovants et avancés. bras robotiques industriels à vendre.
Vous trouverez ci-dessous un aperçu des différents types de robots et de leurs fonctionnalités.

Table des Matières

Robots SCARA

Les robots SCARA, basés sur les axes de mouvement des robots, sont plus modernes que les choisir et placer des robots industriels. Les deux peuvent remplir la même fonction, mais les robots SCARA se démarquent facilement de l'autre de manière retentissante.

Un robot SCARA se compose d'une base qui est connectée au bras du robot selon une disposition à axes parallèles. Les joints tournants assurent la conformité dans le plan XY. En d’autres termes, le bras d’un robot SCARA peut se déplacer de gauche à droite ainsi que d’avant en arrière. Cependant, il est rigide sur l’axe Z, de sorte qu’il ne peut tourner que sur un axe thêta.
La conception offre 4 degrés de liberté. De plus, le bras peut être replié ou étiré. C'est une fonctionnalité qui s'avère utile en fonction de la longueur nécessaire pour la tâche pour laquelle elle est utilisée.

En ce qui concerne les logiciels, Robots SCARA sont conçus pour automatiser des tâches mais sous les instructions du contrôleur. L’interface du contrôleur est facile à utiliser et a tendance à répondre aux commandes.
Étant donné qu’il s’agit d’une solution toute faite, aucune programmation supplémentaire n’est requise, voire aucune.

Avantages

• Les robots SCARA sont très rapides grâce à la flexibilité apportée par les joints rotatifs qui maintiennent le bras en place

• Bien qu’ils n’occupent pas beaucoup d’espace pour exécuter leurs tâches, le bras couvre une grande surface pendant son fonctionnement. Ils peuvent choisir et placer, sur un rayon considérable

• Ils sont très précis

• Peut gérer une charge utile élevée

Inconvénients

• Ils ne peuvent fonctionner que lorsqu'ils sont placés ou fixés sur une surface plane, offrant ainsi une flexibilité de placement limitée.

• Nécessite un contrôleur dédié

Applications industrielles

Les capacités de prélèvement et de dépôt d'un robot SCARA le rendent adapté pour :

• Palettisation

• Machines de chargement

• Fonctions d'assemblage

• Gravure laser à l'aide d'un effecteur terminal approprié

• Soudure

Robots Delta

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Les robots Delta ont été inventés par Reymond Clavel et une équipe d'universitaires d'un collège en France. Ils sont également appelés robots parallèles.

La conception d'un robot Delta se compose d'une base montée au plafond dotée de 3 moteurs qui entraînent les bras liés à la base. Les bras parallèles sont dotés de joints prismatiques et rotatifs, ce qui n'est pas courant parmi les autres robots. En conséquence, il peut se déplacer sur les axes X et Y, bien que la plupart des utilisateurs personnalisent leurs robots pour ajouter des axes supplémentaires. Un axe de rotation ou de tangage peut tous deux être réalisés par modification afin de remplir certaines tâches.

Les robots Delta sont souvent utilisés pour l'automatisation du pick and place sur les systèmes de convoyeurs, c'est donc la programmation qui détermine leur efficacité. Ils sont également équipés de caméras qui, associées à un logiciel spécial, constituent leur système de vision. Le but du système de vision est de différencier les bons et les mauvais produits lors du picking et du tri.

Des effecteurs terminaux adaptés sont généralement fixés aux bras, mais ils nécessitent des schémas de conception spéciaux. Tout poids supplémentaire sur les bras réduit les performances du bras robotisé à grande vitesse pour lesquelles ils sont privilégiés. Les ventouses sont particulièrement appréciées.

Avantages

• Ils sont les plus rapides et surpassent même SCARA au test du poteau de but

• Peut travailler sur un grand espace de travail

• Un logiciel avancé les rend très précis et efficaces

Inconvénients

• Ne peut gérer que des charges utiles très légères

• Les mouvements répétitifs à grande vitesse entraînent une usure des pièces

• Ils sont chers

Applications industrielles

• Simulateurs de vol – il s’agit d’une version améliorée qui utilise 6 actionneurs linéaires supplémentaires et une base mobile

• Industrie pharmaceutique

• Tri des unités de produits
  

• Emballages alimentaires

• Tâches d'assemblage à faible force

Robots polaires

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La structure d'un robot polaire comprend une base sur laquelle est fixé un bras. Le bras est fixé à l’aide d’une articulation torsadée. Ils sont également appelés robots sphériques en raison de la forme de l’espace de travail qui leur est associé. Ils ont beaucoup de points communs avec Unimate qui était aussi sphérique.

Le bras d’un robot polaire peut être allongé bien qu’il soit limité au rayon autour de la machine. Il comporte trois axes qui forment ce que l’on appelle le système de coordonnées polaires. Cela signifie que les points à portée du bras du robot sont déterminés par la distance qu'il peut s'étendre depuis la base du robot selon un angle défini.

Avantages

• Le bras peut passer sous ou au-dessus des obstacles

• Ils ont une couverture à 360 degrés

• Ils travaillent sur un grand espace de travail

Inconvénients

• Ils exigent beaucoup de supervision et de contrôle

• Mauvaise précision

• Compte tenu de leur mouvement, ils ne seraient pas idéaux pour des tâches répétitives

Applications industrielles

• Moulage sous pression

• Soudage

• Le moulage par injection

• Manipulation de produits en verre

Robots cylindriques

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Il y a deux parties principales sur un robot cylindrique, un actionneur rotatif et linéaire fixé à la base cylindrique. Ils sont responsables des mouvements verticaux et horizontaux que peut effectuer le bras du robot. Un arbre pivotant facilite le travail du robot dans une zone de travail cylindrique.

De plus, le bras est capable de s'allonger et de se replier en position. Sa conception simplifiée lui permet de fonctionner dans un espace limité dans lequel des bras plus volumineux ne pourraient pas entrer. D'autre part, la rotation n'est possible que le long de l'axe vertical.

Les robots cylindriques sont livrés déjà assemblés, il n'y a donc aucun problème d'installation à prévoir, sauf dans les cas où une personnalisation est jugée nécessaire.

Avantages

• Peut gérer de lourdes charges utiles

• Avoir une portée de 360 ​​​​degrés autour d'eux-mêmes

• Ils ne prennent pas beaucoup de place par rapport au rayon de leur espace de travail

Inconvénients

• Mouvement de rotation limité

• Faible précision

• Ils ne sont pas aussi polyvalents que les autres options disponibles.

Applications industrielles

• Travaux de fonderie et de forge

• Application du revêtement

• Moulage sous pression

• Machines de chargement et de déchargement

• Les applications en laboratoire et Biomed les privilégient en raison de la taille et du positionnement du bras.

Robots cartésiens

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Les 3 axes d'un robot cartésien sont tous perpendiculaires entre eux. Les déplacements sont facilités par :

• 3 articulations prismatiques qui fonctionnent en mouvement coulissant le long des axes XYZ.

• Actionneurs linéaires

• Moteurs pour fournir de l'énergie

• Une attache de poignet où la rotation est nécessaire

Ils sont généralement livrés en pièces détachées et nécessitent un assemblage par les experts en machines d’une usine. Bien que leur assemblage puisse être complexe, il offre la possibilité de procéder à des personnalisations. En fait, c’est l’une des raisons qui le rendent populaire. La précision, la vitesse et la longueur des courses peuvent être ajustées en fonction du secteur ou de l'application.

Les robots cartésiens sont également appelés robots Gantry ou rectilignes. Ils adoptent une forme de cabine en termes de zone de travail. Cependant, une caractéristique notable est qu’ils peuvent être montés de différentes manières lorsque cela est nécessaire. Ils s'adaptent au montage en hauteur ainsi qu'aux positions verticales et horizontales.

Avantages

• Ils peuvent supporter une charge utile importante

• Sur le plan opérationnel, ils sont assez polyvalents

• Abordable

• Peut être programmé en mode en ligne

• Ils ont de bons niveaux de précision

Inconvénients

• Un seul mouvement d'axe peut se produire à la fois

• Ils prennent beaucoup de place

• Le processus d'installation est généralement complexe

Applications industrielles

• Manutention pour les procédés de moulage du plastique

• Tâches d'étanchéité

• Impression 3D

• Chargement et déchargement

• Tâches de palettisation
  

Robots articulés/6 axes

Les articulations révolutionnaires des robots articulés leur permettent une amplitude de mouvement similaire à celle du bras humain. Ils sont flexibles sur les axes X, Y et Z, mais peuvent également rouler, tanguer et lacet.
La conception de base est composée d’une base et d’un bras reliés par un joint rotatif. Le nombre de joints tournants peut être augmenté jusqu'à 10 et peut être parallèle ou orthogonal.

Grâce à leurs capacités de mouvement à 6 axes, ces robots peuvent effectuer des tâches que la plupart des robots ne peuvent pas effectuer. Le bras est très réactif et s'allonge sur toute sa longueur assez rapidement. En termes de contrôle, ils nécessitent un logiciel bien configuré pour fonctionner de manière optimale. En raison de leur grande amplitude de mouvement, le processus de programmation peut être complexe. Cependant, certains fabricants proposent des packages de contrôle prédéfinis personnalisés.

Avantages

• Ils peuvent atteindre et manœuvrer dans des zones que les autres robots ne peuvent pas

• Ils couvrent un large rayon de travail

• Bras robotique à grande vitesse

• Effectuer de bonnes performances dans des tâches de contrôleur uniques telles que la peinture

• Des charges utiles lourdes peuvent être tolérées

Inconvénients

• Le opérations cinématiques peut être compliqué

• Ils nécessitent un contrôleur dédié

• Cher

Applications industrielles

• Soudage à l'arc
  

• Assemblage automobile

• Emballages alimentaires

• Tâches de fonderie et de forge

• Découpe d'acier

• Manipulation du verre

• Coulée de métal

Cobots

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Les cobots sont également appelés robots collaboratifs car ils sont conçus pour collaborer avec les êtres humains. Les robots traditionnels présentaient des défis tels que les collisions avec les travailleurs dans les usines. Pour éviter de tels accidents, les cobots ont été créés comme alternative plus sûre.
Il existe trois principaux types de cobots :

Cobots guidant la main

Ils sont programmés par des techniciens à l'aide d'un appareil manuel pour entraîner les bras du robot aux mouvements souhaités.

Cobots de vitesse et d’automatisation

Il s’agit essentiellement de robots industriels traditionnels dotés de systèmes de vision. Ils disposent d'une zone d'avertissement et d'une zone d'arrêt. Lorsqu’un travailleur entre dans la zone d’avertissement, il ralentit automatiquement son opération. S’ils se rapprochent de la zone d’arrêt, le cobot cesse complètement de fonctionner. Ils reprennent leur fonctionnement lorsque les deux zones sont libres de toute obstruction.

Cobots limitant la puissance et la force familiale

Ils sont capables de collaborer avec des êtres humains mais ne sont équipés d’aucun système de vision, scanner ou barrière de sécurité. Au lieu de cela, ils sont conçus sans moteurs exposés ni angles vifs. De plus, ils disposent de moteurs de collision qui les arrêtent lorsqu’il y a des obstacles autour d’eux.

Cobots d'arrêt surveillés par la sécurité

Comparés à d’autres robots, ils sont les moins « respectueux des humains ». Cependant, ils disposent de capteurs de sécurité qui arrêtent et reprennent le fonctionnement lorsqu'ils détectent une obstruction humaine.

Facteurs qui différencient les robots

Les robots industriels ont tendance à avoir des caractéristiques communes telles que des bras robotisés. Cependant, ils sont fondamentalement différents en termes d’aspects de conception tels que :

Axis

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Comme dans un graphique mathématique, les axes d'un robot font référence aux directions dans lesquelles un bras de robot peut se déplacer. Il existe des axes X, Y et Z. Ils représentent respectivement le va-et-vient, la gauche/droite et le haut/bas.

Degré de liberté

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Le degré de liberté d’un robot est une description de l’amplitude de mouvements dont il dispose dans un espace 3D. En plus des trois axes, la liberté inclut des aspects tels que la rotation, le lacet et le tangage.
Le nombre d’axes d’un robot détermine son degré de liberté.

Espace de travail

Source : robots.com
Imaginons, par exemple, qu’un robot soit utilisé pour ramasser des oranges d’un chariot à un autre. La distance qu'il parcourt entre les deux chariots est appelée son espace de travail. Certains robots, en fonction de leur structure, peuvent parcourir de plus grandes distances que d’autres. De plus, des facteurs tels que la liberté et la longueur des bras confèrent au robot une plus grande portée de travail.

Effecteur final

Source : roboticsandautomationnews.com
En termes de design, le bras robotique est en réalité une imitation du bras humain. Leur dextérité et leurs capacités peuvent varier, mais le concept sous-jacent est le même.
Cela dit, un effecteur terminal est essentiellement la « main » attachée à l'extrémité d'un bras de robot d'usine. Il existe de nombreux types d'effecteurs finaux, ils varient en fonction des tâches. Parmi les exemples, citons les pinces, les outils de soudage et les ventouses.

Les articulations

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L'utilisation d'articulations garantit que le bras du robot reste attaché à la structure tout en facilitant ses mouvements. Le type d’articulation d’un robot joue un rôle important dans sa flexibilité et son amplitude de mouvement. Ils comprennent:
Articulations parallèles – comme leur nom l’indique, elles sont situées les unes à côté des autres et sont généralement préférées pour les mouvements linéaires.
Articulations prismatiques : elles sont également connues sous le nom de curseurs car elles permettent un mouvement de glissement linéaire entre deux parties d'un robot.
Articulations rotoculaires : elles sont idéales lorsqu'une flexibilité telle qu'une rotation multidimensionnelle est souhaitée.
Joints rotatifs : tout degré de rotation nécessiterait un ou plusieurs de ces joints. Cependant, leur portée est plus limitée par rapport au joint révolutionnaire.

Moteurs

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Pour que les bras du robot puissent se déplacer et exécuter des commandes, ils ont besoin d’une source d’alimentation. Les moteurs convertissent l'énergie électrique pour alimenter le bras robotiques.

Programmation

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Cela implique l’utilisation d’un logiciel pour contrôler le fonctionnement d’un robot. Les paramètres de performance tels que la vitesse, la répétabilité et la longueur des mouvements du bras peuvent être gérés par programmation.
Chaque robot a son propre type et son propre niveau de programmation, certains étant plus avancés que d'autres. De plus, dans certains cas, les robots sont préprogrammés tandis que d’autres sont personnalisables. Il existe également des interfaces de contrôleur physiques utilisées pour donner des instructions aux robots.

Impacts des robots sur la fabrication

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Il ne fait aucun doute que l’industrie manufacturière du monde entier ne serait pas ce qu’elle est sans les robots. Ils ont eu un grand effet sur :

Échelles de production

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Les robots ont permis aux usines d’augmenter leur production tout en gérant des délais d’exécution plus courts. Des vitesses de fonctionnement telles que celles du robot Delta permettent de traiter davantage d'unités de produits.

Coût de production

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Étant donné que les robots assument une charge de travail importante, ils réduisent le nombre d’employés à embaucher. De plus, leur nature mécanique automatisée rend leur fonctionnement plus rationalisé que les méthodes manuelles. Inutile de dire qu’ils réduisent le gaspillage.

Sécurité du personnel

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Depuis les débuts d’Unimate, les robots ont été utilisés pour effectuer des tâches difficiles et dangereuses. Le moulage sous pression, le soudage et le levage de charges lourdes dans des espaces à risque ne sont que quelques exemples de processus de fabrication à haut risque. L'utilisation de robots tels que soudage robotisé de l'aluminium protège les travailleurs des dangers qui en découlent.
Cependant, d’un autre côté, les robots présentent également des dangers pour les travailleurs qui les entourent. Par exemple, lorsque leur vitesse est trop élevée, les effecteurs terminaux ou les bras peuvent mal fonctionner et laisser tomber la charge au hasard.

Ressources Humaines

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L’un des principaux arguments contre les robots et l’automatisation en général est la crainte qu’ils ne remplacer le travail humain. En effet, certaines personnes ont perdu leur emploi après avoir été licenciées par une telle technologie. Cependant, même avec l’intelligence artificielle, il est peu probable que les robots deviennent un jour aussi intuitifs ou créatifs que l’humanité.

Alors que les robots assument des tâches répétitives prévisibles, les travailleurs pourraient peut-être s’adapter aux perturbations en assumant d’autres tâches complexes. La créativité et le design, par exemple, nécessiteront toujours les nuances des émotions et de la pensée humaines.

Conclusion

Il n’est certainement pas possible de revenir à la méthode de production manuelle, l’automatisation est là pour rester. À mesure que de plus en plus d’innovations changent et améliorent les types de robots existants, les fabricants devront suivre le rythme. Après tout, de meilleures machines conduisent à des lignes de production plus efficaces et à des produits de meilleure qualité.

Si vous cherchez à automatiser votre entreprise, vous disposez désormais de toutes les informations sur tous les types de robots et leurs fonctions. Assurez-vous de travailler avec des experts de l'industrie pour explorer les options de produits disponibles sur le marché. Du côté positif, quel que soit votre choix, vous ferez un choix éclairé.