Modélisation et conception d'un robot SCARA à l'aide de logiciels

Abstract

Le travail présent porte sur la conception et la commande d’un modèle virtuel de robot sous logiciels. Il prend pour application le robot industriel du type SCARA à quatre degrés de liberté. Dans ce but, nous avons commencé notre travail par une modélisation géométrique, cinématique et dynamique complète de notre structure. Ensuite, nous avons attaqué la phase de conception à l’aide de du logiciel SolidWorks. Enfin nous avons appliqué une commande par découplage non linéaire dans l’espace opérationnel, tout en adaptant le Virtual Reality Toolbox de Matlab à SolidWorks pour avoir une simulation virtuelle de l’effet de commande en temps réel pour une tache de Pick and Place, les différents résultats de simulations ont validé le bon dimensionnement de la structure. Lors de notre travail nous avons abordé la modélisation, conception dimensionnement et construction du robot sous SolidWorks, puis la commande et la simulation de ce dernier. Le premier chapitre sera consacré a quelque notions de robotique dont la définition, la classification et les caractéristiques des manipulateurs, puis nous définirons la structure SCARA et nous donnerons un aperçu de la structure sur laquelle notre étude à porter. Une fois notre structure définie, la mise en évidence des différents modèles mathématique est chose indispensable. C’est l’objet du deuxième chapitre ou ils seront élaboré le modèle géométrique (directe et inverse), cinématique (directe et inverse), puis nous étudierons les différentes singularités que présentes cette structure. Pour le modèle dynamique, nous avons choisi de lui consacrer un chapitre à part. Dans le chapitre trois nous avons établi le modèle analytique détaillé afin de l’utilisé ultérieurement dans le dimensionnement et la conception mécanique de notre bras robotisé car ce dernier en plus de son importance dans la commande, jouera un rôle déterminant dans la términation des forces appliqué au bras SCARA. Dans le chapitre quatre, nous aborderons la conception de notre robot, nous donnerons les différents dimensions ainsi que les différentes pièces qui constitue notre robot, nous parlerons aussi de la méthode de conception que nous avons choisi et nous exposerons les structures auxquelles nous avons abouti tout en précisant les critères qui nous en mener a choisir l’une par rapport a l’autre, ainsi que ses caractéristiques (dimension; matière de conception...etc). Le chapitre cinq inclut la commande de notre bras manipulateurs, nous commencerons par une commande par couple calculé qui va être élaboré dans l’espace opérationnel, avec un régulateur PD, la plus commune dans le domaine industriel (puisque le SCARA est le robot le plus utilisé dans le domaine industriel), nous enchainerons dans ce chapitre par une comparaison analyse de cette stratégie de commande en précisant ses avantages et les inconvénients. Nous clôturons avec une simulation de notre robot conçu sur SolidWorks, en l’adaptant avec le Virtuel Reality Toolbox ce qui permettra tout en gardant la structure bien dimensionné de l’importer sur Matlab et donc de visualiser directement l’effet de la commande et le suivi de la trajectoire en 3D. Enfin, nous terminons ce mémoire par une conclusion générale dans laquelle sont présentées les finalités de notre travail, ainsi que les perspectives que nous suggérons pour les travaux à venir tout en énumérant les difficultés rencontrées.