Contribution sur l’étude de répétabilité en position des robots industriels

Résumé

L’erreur de répétabilité quantifie le niveau de dispersion spatiale de la pose programmée d’un robot. C’est une caractéristique métrologique très importante d’un robot industriel. Les recommandations pour calculer la répétabilité des robots industriels sont présentées dans la norme ISO 9283. Deux robots, LR Mate 200iD de FANUC et KR6 de KUKA, sont utilisés dans le cadre du présent projet. Leurs répétabilités sont estimées par un dispositif TriCal selon la méthode ISO 9283. Ce dispositif portable de mesure 3D peut être utilisé pour calibrer le robot, évaluer sa précision de position ou simplement pour mesurer sa répétabilité de position. En effet, notez que la répétabilité des robots industriels est typiquement mesurée avec un laser tracker, mais n’est pas suffisamment précise pour mesurer des erreurs de position de l’ordre de 0,020 mm, et moins. En revanche, notre TriCal est précis à quelques micromètres lorsqu'il s’agit de mesurer des erreurs de position allant jusqu’à 1 mm. Ce mémoire présente les résultats et les analyses statistiques d’une étude consacrée à l’estimation de la répétabilité. L’influence de trois facteurs (temps de réchauffement, chargement et effet de la flexibilité) est étudiée. On a mesuré la répétabilité dans cinq positions selon le cube ISO 9283, en utilisant 300 répétitions par position pour chaque test différent. Un plan factoriel complet d’expériences (DOE) à deux facteurs et trois niveaux a été adopté. Les deux principaux facteurs (chargement et le temps de réchauffement) sont investigués. Par la suite, trois positions sont choisies, une lorsque le robot est complètement étendu (donc plus flexible), une lorsque le robot est replié (donc plus rigide) et une autre entre les deux premières, pour voir l’effet de la flexibilité du robot sur la répétabilité. Les résultats montrent que les deux robots se comportent globalement de la même manière, et les dispersions les plus mauvaises sont présentées à froid. La dispersion atteint des valeurs allant jusqu’à 0,27 mm et 0,15 mm pour les robots FANUC et KUKA, respectivement. Après au moins 2 heures d’échauffement, les écarts sont améliorés pour atteindre des valeurs inférieures à 0,005 mm. On a trouvé aussi que la dispersion est fortement affectée par le chargement pendant la période d’état froid. Cependant, cet effet disparaît progressivement au fil du temps, en particulier lorsque le robot atteint la période de stabilité thermique. De plus, la période d’état froid et les positions P2 et P3 offrent la pire répétabilité pour les deux robots (effet de facteur de la flexibilité). Après utilisation de l’analyse ANOVA pour voir l’effet de facteur de la flexibilité sur les deux robots, on a trouvé que ce facteur a un effet plus important sur le robot FANUC.

Date	20 avr. 2021
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Antoine Tahan (Directeur(-trice)) & Ilian Bonev (Codirecteur(-trice))