Robot mobile autonome AMR SLAM, robot de transfert à conduite autonome pour la manutention industrielle de matériaux

Principes fondamentaux de la technologie 

Le fonctionnement du robot de manutention de la série YH repose sur le travail coordonné de quatre composants principaux : 

1. Perception et positionnement environnementaux

- Utiliser la technologie de fusion multi-capteurs, notamment le radar laser, les capteurs visuels et les capteurs ultrasoniques.

- La navigation SLAM laser peut atteindre une erreur de positionnement de ±10 mm et peut cartographier et naviguer de manière autonome sans balises prédéfinies.

- La navigation SLAM visuelle utilise des caméras pour identifier les caractéristiques de l'environnement, a un coût relativement faible et convient aux scénarios d'éclairage stables. 

2. Système de contrôle de mouvement

- Scénario de charge légère (≤500kg) : Utilise un entraînement différentiel ou des roues McNamee, prenant en charge des mouvements flexibles tels que le mouvement vers l'avant, le mouvement latéral et la rotation, adaptés aux opérations dans des passages étroits.

- Scénario de charge lourde (≥1 tonne) : Utilise un volant moteur + un mécanisme de levage à fourche, avec une capacité de charge allant jusqu'à 5 tonnes ou plus.

- Capable de fonctionner dans des passages étroits. 

3. Planification autonome de trajectoire

- Calcul en temps réel de l'itinéraire de transport optimal, avec un temps de réponse inférieur à 500 ms.

- Lorsque plusieurs robots opèrent en groupe, le système optimise automatiquement le chemin pour éviter les embouteillages.

- Face à des obstacles dynamiques, il peut décider de manière autonome de faire un détour ou d'attendre au lieu de simplement s'arrêter. 

4. Évitement d'obstacles par fusion multisensorielle

- Équipé d'un radar laser à 16 lignes (champ de vision horizontal 270°), d'un dispositif de détection de distance au sol (0,1 - 3 m) et d'un capteur de collision (seuil de pression de déclenchement 0,5 N).

- Grâce au mécanisme de compensation de trajectoire, la caméra inférieure capture les caractéristiques du terrain pour un étalonnage de position en temps réel.

Composition des robots industriels

1. Corps mécanique

Ce sont les « os » et les « muscles » du robot, la partie qui effectue directement l'action.

1.1 Structure : Il se compose généralement d'une base, d'un grand bras, d'un petit bras, d'un poignet et d'une bride d'extrémité.

1.2 Articulations et degrés de liberté : Composé de plusieurs articulations (rotatives ou mobiles), ce robot industriel à six axes offre différents degrés de liberté et simule la flexibilité d’un bras humain.

1.3 Effecteur terminal : Outil installé à l’extrémité du poignet et en contact direct avec l’objet manipulé. Exemples : pinces (pneumatiques/électriques), ventouses, pistolets de soudage, pistolets à peinture, têtes de meulage, têtes de découpe laser, etc.

2. Système d'entraînement

Il s'agit de la « source d'énergie » des robots industriels, chargée de fournir l'énergie nécessaire au mouvement des différentes articulations.

2.1 Servomoteurs : les plus couramment utilisés, offrant un contrôle de position et de vitesse de haute précision et de haute réactivité.

2.2 Dispositifs hydrauliques/pneumatiques : utilisés dans des scénarios de travail intensif (hydrauliques) ou de serrage simple (pneumatiques), mais moins courants dans les robots multi-axes de haute précision.

2.3 Réducteur : Relie le moteur à l'articulation pour réduire la vitesse, augmenter le couple et améliorer la précision du positionnement.

Composants clés : réducteur RV (souvent utilisé pour les articulations à forte charge) et réducteur harmonique (souvent utilisé pour les articulations à faible charge ou les articulations du poignet).

3. Système de contrôle

Il s'agit du « cerveau » du robot, qui traite les informations, planifie les trajectoires et donne des instructions.

3.1 Matériel de contrôle : Un ordinateur industriel ou une armoire de commande dédiée contenant un processeur, de la mémoire et des circuits d'interface.

3.2 Logiciel/algorithme de contrôle :

3.2.1 Contrôle du mouvement : Résoudre la cinématique inverse et planifier les trajectoires de mouvement des articulations pour assurer la fluidité et la précision.

3.2.2 Contrôle logique : Traiter les signaux d'entrée et de sortie (E/S) et coordonner la coopération avec d'autres dispositifs (par exemple, les convoyeurs, les capteurs).

3.2.3 Interface homme-machine (IHM) : Pupitre de commande permettant aux opérateurs de programmer, de déboguer et de surveiller l'état du robot.

4. Système de perception

Il s'agit des « cinq sens » du robot, utilisés pour obtenir des informations sur son état interne et son environnement externe, et qui constituent la clé de l'intelligence.

4.1 Capteurs internes :

4.1.2 Encodeur : Détecte l'angle et la vitesse du moteur pour obtenir un contrôle en boucle fermée.

4.1.3 Capteur de couple : détecte la force articulaire et est utilisé pour la détection de collision ou le meulage de contrôle de force.

4.2 Capteurs externes :

4.2.1 Système de vision : caméra industrielle, scanner 3D, pour le positionnement, l'identification, le contrôle qualité.

4.2.2 Capteurs de force/tactiles : Montés à l'extrémité pour un assemblage de précision ou un meulage à force constante.

4.2.3 Capteurs de sécurité : Lidar, barrières lumineuses de sécurité, utilisés pour surveiller le personnel environnant et assurer un arrêt sûr.

5. Systèmes d'assistance

Bien qu'il ne s'agisse pas d'une pièce mobile essentielle, il est indispensable au fonctionnement :

5.1 Système d'alimentation : bloc d'alimentation, régulateur de tension.

5.2 Système de circuit d'air : Fournit de l'air comprimé à la pince pneumatique ou au vérin d'équilibrage.

5.3 Système de refroidissement : Ventilateur ou dispositif de refroidissement à eau pour éviter la surchauffe du moteur et de l'armoire de commande.

5.4 Barrière de sécurité et bouton d'arrêt d'urgence : protection physique conforme aux normes de sécurité.

Les robots industriels sont désormais présents dans la quasi-totalité des secteurs manufacturiers. Leur objectif principal est de remplacer les humains dans l'exécution de tâches répétitives, dangereuses et de haute précision. 

1. Les applications les plus courantes

1.1 Manutention, chargement et déchargement

1.1.1 Système automatique de prélèvement et de placement des matériaux pour machines-outils, presses à injecter, presses à emboutir

1.1.2 Transfert de matières dans les entrepôts et les lignes de production

1.2 Soudage

1.2.1 Soudage par points et soudage à l'arc des carrosseries automobiles

1.2.2 Soudage des structures en acier, des engins de chantier et des canalisations

1.3 Assemblage

1.3.1 Fixation par vis, installation des roulements, assemblage des composants

1.3.2 Assemblage de composants électroniques 3C, d'appareils électroménagers et de composants automobiles

1.4 Meulage, polissage, ébavurage

1.4.1 Transformation de quincaillerie, d'accessoires de salle de bains, de pièces moulées sous pression, de pièces en alliage d'aluminium

1.4.2 Remplacement du travail manuel, réduction des risques liés à la poussière

1.5 Pulvérisation, revêtement

1.5.1 Peinture pour voitures, appareils électroménagers, meubles

1.5.2 Antidéflagrant, uniforme, économe en peinture

1.6 Palettisation, emballage

1.6.1 Empilage automatique des cartons, sacs et fûts

1.6.2 Couramment utilisé dans l'alimentation, les boissons, les produits chimiques et la logistique

1.7 Inspection, tri

1.7.1 Robots de vision : inspection d’aspect, mesure dimensionnelle, tri des produits défectueux

1.7.2 Largement utilisé dans les industries électronique, alimentaire et pharmaceutique

1.8 Découpe, transformation

1.8.1 Découpe laser, découpe au jet d'eau, ébavurage de portails, perçage

1.8.2 Transformation des automobiles, des tôles, du caoutchouc et des matières plastiques

2. Principaux secteurs d'application

2.1 Industrie automobile, principal utilisateur : soudage par points, soudage à l’arc, assemblage, peinture

2.2 Électronique 3C, téléphones portables, ordinateurs : assemblage, contrôle, application de colle

2.3 Engins de chantier, excavatrices, grues : soudage, meulage

2.4 Quincaillerie et appareils électroménagers, climatiseurs, réfrigérateurs, articles de cuisine : soudage, assemblage

2.5 Produits alimentaires et pharmaceutiques : tri, emballage, palettisation

2.6 Logistique et entreposage : démontage, chargement et déchargement des palettes

2.7 Transport ferroviaire, navires, structures métalliques : soudage, découpage

3. Avantages de l'utilisation des robots

3.1 Qualité stable et grande régularité

3.2 Fonctionnement continu 24 heures sur 24, haute efficacité

3.3 Réduire les accidents du travail et les maladies professionnelles, les fumées de soudage, les poussières de meulage et les températures élevées

3.4 Coûts de main-d'œuvre plus faibles, adaptés à la production de masse.

Amélioration de l'efficacité

- Fonctionnement continu 24h/24, sans limitation liée à la fatigue. Un seul robot peut remplacer 2 à 3 ouvriers.

- Après son introduction dans un entrepôt de commerce électronique, le volume quotidien de commandes traitées est passé de 50 000 articles à 120 000 articles, ce qui représente une augmentation de 140 % de l'efficacité.

- Le temps de transfert des véhicules entre les postes de travail de l'usine a été réduit de 15 minutes à 5 minutes, et le temps de cycle de la chaîne de production a augmenté de 67 %. 

Économies de coûts

L'entrepôt de taille moyenne (équipé de 5 robots) permet d'économiser plus de 400 000 yuans par an en coûts de main-d'œuvre. L'investissement dans l'équipement est généralement amorti en 1 à 2 ans.

Sa consommation d'énergie est seulement 30 % de celle des chariots élévateurs traditionnels. Il prend en charge la recharge automatique et peut fonctionner pendant 4 heures après une heure de charge. 

Sécurité et précision

- Le système d'évitement d'obstacles multi-capteurs a un temps de réponse ≤ 100 ms. En cas de rencontre avec un obstacle, il peut effectuer un freinage complet en 0,3 seconde.

Après son application dans un entrepôt industriel, le nombre d'accidents liés à la manutention a diminué à 0.

- Le taux d'erreur du tri des marchandises est passé de 0,1 % en mode manuel à 0,01 %, et le taux de dommages aux marchandises a diminué de 2 % à moins de 0,2 %.

- La précision du positionnement des matériaux du nouveau véhicule robotique mère-enfant en feuille d'aluminium Ren est contrôlée avec une erreur de 5 mm. 

Flexibilité et intelligence

- Les robots peuvent former un réseau auto-organisé via un réseau local et négocier de manière autonome la planification des trajectoires et la répartition des tâches.

- Le système s'intègre parfaitement, assurant une automatisation complète du processus « entreposage - manutention - tri - déchargement ».

- Après sa mise en œuvre par une entreprise manufacturière, l'efficacité de la traçabilité des matériaux sur la chaîne de production a augmenté de 80 %.