Cas d'étude Robot industriel

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Table des matières

INTRODUCTION        3

Cas d’étude n°1 : Robot Industriel        4

Analyse du cas        4

Design macro de la chaine        4

Proposition d’architecture        4

Synthèse générale        4

Cas d’étude n°2 : Capteur Autonome en zone isolée        5

Analyse du cas        5

Design macro de la chaine        5

Proposition d’architecture        5

Synthèse générale        5

CONCLUSION        6

INTRODUCTION

Les capteurs sont de plus en plus utilisés aujourd’hui dans de nombreux domaines tels que : l’industrie, la maintenance, la santé, l’environnement. Les capteurs sont de petites technologies permettant l’acquisition de données. Comment fonctionne les capteurs ? A quoi ces données peuvent-elles servir ? Comment sont-elles utilisées ? C’est ce que nous allons essayer de comprendre dans ce rapport.

Le but de ce TD est de mieux comprendre le dimensionnement et le design des chaines de mesures du capteur à l’unité de traitement. Une chaine de mesure est l’ensemble des éléments nécessaires allant de la capture de données au traitement de celles-ci par un microcontrôleur par exemple et en passant par la transmission.  

Afin de mieux aborder ce principe, nous allons étudier dans ce rapport 2 cas d’études : un robot industriel et un capteur autonome en zone isolée. Dans ces deux études, nous ferons une analyse du cas, un schéma de la chaine de mesure, une proposition d’architecture détaillée et enfin une synthèse générale.

Cas d’étude n°1 : Robot Industriel

Dans ce premier cas d’étude, nous avons affaire à un robot convoyeur. Dans notre cas, ce robot sera utilisé en industrie pour convoyer des pièces entre la chaine d’assemblage et le magasin. Le but de notre étude sera d’assurer la sécurité des intervenants au sein du site en ajoutant des capteurs au robot permettant la détection d’obstacles. Pour cela, nous allons tout d’abord commencer par une analyse de ce cas.

Analyse du cas

L’analyse du cas a pour but de mieux cerner le problème posé et d’identifier les contraintes que nous devons respecter. Le robot convoyeur est un robot permettant, en usine par exemple, de déplacer des pièces d’un point A à un point B en passant par des zones d’arrêts pour charger la marchandise et en suivant une ligne directrice ou pas selon les technologies utilisées. Nous considérons dans la suite que notre robot se déplace toujours vers l’avant.[pic 2]

Les deux images ci-dessous montrent 2 exemples de robot convoyeur. On peut voir que les robots sont au-dessus d’une ligne (bleu à gauche et rayée à droite). Cette ligne va leur permettre de se déplacer vers les zones d’arrêts et de suivre le circuit qu’il doit réaliser. Le robot est commandé par une unité centrale (carte mère composée d’un microcontrôleur) qui va interroger les capteurs captant la ligne et va donner l’autre aux moteurs des roues d’avancer, de tourner ou de s’arrêter. Nous considérons dans notre étude que la carte mère du robot est un Arduino Uno afin de simplifier le contexte.

        Du fait de son complexe environnement de manœuvre et malgré le fait d’avoir un trajet bien défini le robot peut rencontrer de nombreux obstacles. Le robot peut rencontrer plusieurs types d’obstacles : mobile, immobile, au sol, surélevé, ... Les obstacles mobiles seront principalement des piétons dans l’usine mais pourront être des charriots, d’autres machines, d’autres automates, d’autres robots convoyeurs, … Les obstacles immobiles pourront être des cartons, de la marchandise, etc. déposés sur la trajectoire du robot l’empêchant de suivre son chemin. Ils pourront être posé au sol ou bien surélevé (charriot élévateur stationné au niveau de la trajectoire par exemple…).

        Du fait que le robot se déplace de façon autonome, le système de détection d’obstacle devra être très peu énergivore afin de ne pas nuire à l’autonomie de la machine. De plus, il faudra que le système soit assez solide afin de résister à n’importe quel choc.

De nombreuses contraintes sont donc à respecter lors de la définition de la chaine de mesure et de l’architecture de la solution. Dans la suite nous déterminerons le type de capteur à utiliser qui permettra de répondre à toutes ces contraintes.

Design macro de la chaine

Suite à cette analyse du problème et de l’identification des nombreuses contraintes, nous avons une meilleure idée de ce que notre système doit faire et nous avons pu faire la définition de notre chaine de mesure.

Le système attendu par le client est un système de détection d’obstacles afin d’éviter toutes collision avec toutes sortes d’obstacles que le robot pourra rencontrer sur le site.

Pour la détection d’obstacle, nous avons décidé de nous orienter vers les capteurs de distance afin de capter la présence ou non d’obstacle. Le détecteur de distance permettra au robot de déterminer si un obstacle est proche ou pas et s’il doit réduire sa vitesse. Plusieurs technologies existent pour ce type de capteur. Les 2 principaux types sont les capteurs infrarouges et les capteurs ultrasons.

Les infrarouges sont plutôt utilisés pour dans des contextes nécessitant une grande précision et avec des distances pas très élevées (quelques centimètres). Contrairement aux infrarouges, les ultrasons permettent une détection plus large et à plus grande distance. Bien que plusieurs possibilités se présente à nous, nous avons décidé de choisir les capteurs ultrasons. Ce choix a été principalement fait du au large choix de ce type de capteur, de leur efficacité et du fait que cette technologie a fait ces preuves dans de nombreux secteurs tel que l’automobile qui se rapproche fortement de notre cas. De plus dans notre contexte le souci de la précision n’est pas présent, le capteur devra détecter de gros obstacles (carton, humain, ...).

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