An analytical approach to safe collaborative assembly station with cobots

Résumé

La robotique est une science interdisciplinaire englobant de vastes domaines de recherche : vision, planification du mouvement, contrôle, locomotion, design, etc. L’objectif de la création des robots au début des années soixante était de soulager l’homme de certains travaux pénibles tels que : la manipulation d’un objet lourd, et des tâches répétitives souvent fatigantes voire parfois irréalisables manuellement. Suite à cette situation, plusieurs sortes de manipulateurs ont été créés. Historiquement, les bras manipulateurs ont été les premiers fabriqués et sont encore largement utilisés dans l’industrie. Ces systèmes robotisés ont la capacité d’agir sur l’environnement par la réalisation de tâches de manipulation telles que la préhension d’objets, l’assemblage de pièces, etc. Ils sont néanmoins très limités dans leur espace de travail opérationnel et dans le type de travail qu’ils peuvent réaliser. De nouvelles applications où les robots sont employés à proximité des humains se développent rapidement. Contrairement aux robots industriels, qui sont utilisés dans des cages pour garantir une grande précision et sécurité, les robots collaboratifs, également appelés Cobots, sont conçus avec un haut degré de conformité pour assurer la sécurité en présence de l’homme. Plusieurs applications industrielles de pick-and-place, telles que les chaînes de montage collaboratives, reposent sur le suivi visuel des pièces. Les occlusions récurrentes causées par le mouvement du manipulateur diminuent la productivité de la ligne et peuvent provoquer des pannes. Ce travail fournit une solution complète pour maintenir une ligne de visée sans occlusion entre une caméra à pose variable et l’objet à saisir par un manipulateur 6R non cloisonné au poignet. Nous considérons les occlusions potentielles par le manipulateur ainsi que par l’opérateur travaillant au poste d’assemblage. Une caméra actionnée détecte l’objectif de l’objet (pièce à prélever) et suit l’opérateur. L’approche consiste à utiliser l’ensemble complet des solutions obtenues à partir de la dérivation de la solution de l’équation polynomiale univariée à la cinématique inverse (IK). Par rapport aux méthodes de résolution itérative numérique, notre stratégie nous accorde un ensemble de positions articulaires (posture) pour chaque racine de l’équation dont nous extrayons le meilleur (minimisant les risques d’occlusion). Notre méthode analytique, intégrant des optimisations d’évitement de collision et d’occlusion, peut contribuer à améliorer considérablement l’efficacité et la sécurité des postes de travail d’assemblage collaboratifs.

Date	21 déc. 2022
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	David St-Onge (Directeur(-trice))