Guide des pièces et composants du robot et comment les trouver

Découvrez le guide n°1 des pièces et composants de robotique industrielle. En savoir plus sur leurs utilisations, caractéristiques et limites, et où les trouver.

Vous possédez peut-être un robot (ou plusieurs) et souhaitez en savoir plus sur les composants et pièces remplaçables par l'utilisateur. Ou vous voudrez peut-être en savoir plus sur le fonctionnement des principaux assemblages de robots. Dans les deux cas, vous êtes au bon endroit !

Les composants remplaçables par l'utilisateur de la plupart des robots comprennent les effecteurs terminaux, les capteurs et le contrôleur du robot. Pour les robots mobiles, les batteries devront être remplacées périodiquement. Les accessoires importants pour les robots sont le support d'un bras de robot et des systèmes de montage pour fixer les capteurs. Le système de vision du robot peut également être remplaçable. Il existe, bien sûr, de nombreuses autres pièces et pièces plus petites comme les écrans LED et les claviers. Une liste complète de ceux-ci est au-delà de notre portée. Dans cet article, nous examinons de haut en bas certains des principaux assemblages et leurs fonctions.

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Contenu de cet article

• Effets d'extrémité de robot
• Capteurs de robots
• Contrôleurs de robots
• Batteries de robots
• Base de robot/Systèmes de montage
• Composants de sécurité des robots
• Courroies transporteuses
• Mangeoires vibrantes
• Comment trouver la pièce ou le composant de robot idéal pour votre organisation

Effets d'extrémité de robot

L'effecteur final d'un bras robotique est l'endroit où le travail se produit. C'est là que se produit le contact entre le robot et la pièce. Comme pour les êtres humains, qui utilisent un très large éventail d'outils pour faire avancer les choses, il en va de même avec les robots.

Les effecteurs finaux robotiques sont également appelés « Outillage de fin de bras » ou EoAT. L'EoAT est en effet le poignet, la main et l'outil du robot. Les effecteurs terminaux peuvent être n'importe quoi, d'un outil de soudage à un aspirateur.

L'EoAT peut être un tournevis ou une perceuse rotative. Certaines entreprises se spécialisent dans la fabrication d'effecteurs finaux robotiques. De nombreux fournisseurs se concentrent uniquement sur certains types d'EoAT.

C'est souvent une bonne fonctionnalité de pouvoir changer automatiquement d'outils. Un dispositif spécial tient les outils. Il est généralement monté sur une surface extérieure au robot. L'appareil peut contenir une variété d'outils que le bras du robot peut échanger et sortir. De cette façon, le robot peut effectuer différentes tâches sur une pièce. Voici un exemple d'utilisation de cette fonctionnalité :un bras de robot peut percer un trou dans un morceau de métal. Ensuite, il change d'outil et ébavure le trou qu'il vient de faire. Le robot change à nouveau d'outils. Et il utilise un outil de taraudage pour couper les fils dans le trou.

Pinces de robot

Il existe de nombreuses pinces différentes pour les bras robotiques. Une pince universelle n'a pas encore été trouvée. Au début, les concepteurs pensaient que la meilleure approche serait de fabriquer un robot préhenseur qui ressemblerait à la main humaine. Plus tard, ils ont commencé à changer leur façon de penser.

Si le robot est censé soulever des cartons toute la journée, a-t-il besoin d'avoir les doigts sur la main ? Probablement pas. Pour les petites boîtes, une ventouse peut être préférable. Pour les boîtes plus grandes, il peut être préférable d'avoir un robot à deux bras. Les « mains » ou pinces peuvent avoir la forme d’une sphère avec des boutons dessus. Pour les boîtes grandes et lourdes, il peut être préférable d'avoir des dents qui peuvent glisser sous la boîte et la soutenir par le bas.

Comme pour beaucoup de choses dans la vie, « la forme suit la fonction ». Le type de pince dont vous avez besoin, ou le jeu de pinces, dépendra de votre application.

Capteurs de robots

Les capteurs des robots sont comme les sens humains. Les robots peuvent voir, entendre et avoir le sens du toucher. Ils peuvent même être dotés d'un sens de l'odorat et du goût. Les robots industriels peuvent utiliser le sens de « l'odorat » pour tester la qualité de l'air dans une mine. Ils pourraient détecter des gaz nocifs ou des fuites de contaminants. Il existe également des robots de dégustation. Ils peuvent tester la qualité des aliments et découvrir la présence de produits chimiques nocifs.

Mais le sens robotique le plus couramment utilisé actuellement pour les applications industrielles est celui de la vision. Ci-dessous, nous examinons certains des principaux types de capteurs pour la vision robotique.

Capteurs optiques

La variété des capteurs optiques désormais disponibles pour les robots est impressionnante, en effet. Certains capteurs utilisent des méthodes optiques pour déterminer la rugosité d'une surface. D'autres peuvent mesurer l'épaisseur d'un film. D'autres encore découvrent la couleur précise des objets. Un robot peut être équipé d'un microscope. Cela ouvre un monde de possibilités. De nombreuses mesures peuvent être effectuées au microscope.

Des capteurs optiques peuvent mesurer le débit d'un liquide. Le débit peut également être mesuré d'autres manières, comme avec des capteurs électromagnétiques. Une sorte de roue à aubes peut également être utilisée pour envoyer des impulsions. Les impulsions se produisent plus rapidement lorsque la roue tourne plus vite.

La position et la vitesse peuvent également être mesurées avec des capteurs optiques. Les capteurs n'ont pas besoin d'être des caméras.

Scanners laser

L'introduction de la technologie laser dans les applications industrielles a changé la façon dont beaucoup de choses sont faites. Les lasers sont utilisés dans les lecteurs de codes-barres portables. Ils peuvent effectuer des mesures précises de pièces usinées. Les lasers sont également utilisés pour mesurer de grandes distances. Les systèmes de vision complexes utilisent des lasers. La vision par ordinateur signifie que les robots mobiles peuvent se frayer un chemin de manière autonome, en évitant les obstacles sur leur chemin.

Les scanners laser pour la lecture des étiquettes de codes-barres sont rapides, précis et peu coûteux. Certains scanners sont portables et utilisés par des personnes chargées de la gestion des stocks. Les scanners laser portables sont également utilisés dans les tâches de manutention et de fabrication. Des lecteurs de codes-barres laser peuvent être installés sur des robots mobiles autonomes (AMR) dans les entrepôts pour faciliter le processus de préparation des commandes. Les scanners peuvent être montés sur des drones aériens qui survolent les allées des entrepôts. Les drones lisent les codes-barres et utilisent la vision par ordinateur pour compter les articles dans des boîtes. Les drones aériens peuvent faire l'inventaire en une fraction du temps qu'il faut aux gens pour le faire.

Les lecteurs de codes-barres laser ne sont pas le seul moyen de garder une trace des articles. On pourrait utiliser des scanners basés sur la RFID. La RFID (Radio Frequency IDentification) présente l'avantage que l'étiquette n'a pas besoin d'être visible et qu'elle peut toujours être lue. C'est parce que la RFID utilise des ondes radio au lieu de la lumière. Mais les étiquettes RFID sont plus chères que les codes-barres.

L'une des utilisations les plus courantes des scanners laser est la vision robotique industrielle. Ces scanners utilisent LiDAR, qui signifie Light Detection And Ranging. Le LiDAR est comme le RADAR. Le radar a été inventé pendant la Seconde Guerre mondiale et est l'abréviation de RADio Detection And Ranging. Dans les deux cas, le principe est similaire. Le capteur LiDAR envoie une impulsion d'énergie électromagnétique, puis il détecte la réflexion qui rebondit sur l'objet le plus proche. Le temps qu'il faut pour que les reflets reviennent est mesuré. S'il faut plus de temps pour que le reflet revienne, l'objet est plus éloigné. Un temps plus court signifie que l'objet est plus proche. Le temps est proportionnel à la distance entre le capteur et l'objet. De cette façon, les lasers peuvent être utilisés pour mesurer avec précision la distance à un seul point.

Fait intéressant :les scientifiques de la NASA ont inventé le LiDAR dans les années 1960 dans le cadre du programme Apollo Moonshot. L'une de ses premières utilisations était de mesurer la distance entre la terre et la lune.

LiDAR peut être utilisé en une dimension, en 2D et en 3D. Un exemple de LiDAR dans une dimension est un ruban à mesurer laser. Vous pouvez mesurer rapidement et avec précision les dimensions d'une pièce ou d'un bâtiment. Pour les applications industrielles, les lasers sont utilisés pour mesurer avec précision la profondeur d'une coupe effectuée par une machine-outil ou une fraiseuse robotisée. Les bras de robot avec LiDAR peuvent mesurer la taille d'une pièce pour le contrôle qualité.

Dans une configuration 2D, un faisceau laser est balayé d'avant en arrière. Le balayage peut parcourir un cercle complet ou ne parcourir qu'une partie du cercle. Le faisceau laser reste dans un plan bidimensionnel. Pour un Robot Mobile Autonome (AMR), ce plan est horizontal. Il est souvent à quelques centimètres du sol. De cette façon, l'AMR peut utiliser son LiDAR pour détecter des objets sur son chemin. Le robot utilise cette prise de conscience pour déterminer s'il est sûr de suivre l'itinéraire prévu. S'il y a quelque chose qui bloque son chemin, le robot peut faire une embardée ou s'arrêter.

Mais le LiDAR 2-D a la limitation qu'il ne peut pas détecter les objets au-dessus ou au-dessous du plan du balayage laser. En effet, le robot est « aveugle » à tout ce qui n'est pas dans le plan du LiDAR 2D. L'utilisation du LiDAR 3D peut surmonter cette limitation.

Avec le LiDAR 3D, le système balaye le faisceau laser dans un plan (comme le LiDAR 2D), puis l'avion est incliné de haut en bas. L'ajout de l'action d'inclinaison signifie que le système couvre un espace tridimensionnel. L'inconvénient de la numérisation 3D est qu'elle nécessite plus de puissance de calcul. Le système recueille beaucoup plus d'informations, c'est donc un défi de traiter toutes ces informations et de le faire en temps réel. Cela nécessite des ordinateurs plus puissants. De plus, les composants mécaniques du LiDAR 3D sont plus complexes. Par conséquent, les scanners 3D sont plus chers que les scanners 2D. Tout dépend de l'application, que la numérisation 2D ou 3D soit appropriée.

Bien sûr, il y a des limites au LiDAR. La lumière directe du soleil peut aveugler un capteur LiDAR. Cependant, LiDAR peut gérer une lumière solaire plus intense que de nombreux types de capteurs. L'objet qui réfléchit le faisceau laser peut affecter les choses. Le type de matériau et la couleur des objets réfléchissants peuvent affecter la précision du LiDAR. La poussière, la saleté et les débris peuvent obstruer la lentille d'un capteur LiDAR. Cela réduira la sensibilité et la précision du capteur.

Systèmes de vision

La vision des robots a subi des changements révolutionnaires. Il n'y a pas si longtemps, la vision des robots était très limitée. Si limité, en fait, que si un robot détectait quelque chose sur son chemin, tout ce qu'il pouvait faire était de s'arrêter et d'appeler à l'aide. Aujourd'hui, les robots mobiles autonomes peuvent contourner les obstacles sur leur chemin. Ils peuvent faire la différence entre les personnes et les objets inanimés.

La résolution et la sensibilité des caméras ont augmenté. Le logiciel qui traite les données visuelles s'est également amélioré. Les systèmes de vision par ordinateur reconnaissent désormais les visages humains.

Le matériel de la caméra est une partie importante de la solution de vision. Mais enregistrer des données brutes ne suffit pas. Le système de vision doit être capable de transformer ces données en informations utiles. Le système de vision doit être capable de détecter la distance, la vitesse et la direction d'un objet. C'est encore plus utile si le système de vision peut reconnaître qu'un objet est une personne ou un chariot élévateur. La capacité de comprendre qu'un objet est une personne, tandis qu'un autre est un véhicule, est appelée sémantique. La compréhension sémantique d'un environnement est cruciale pour rendre les robots plus intelligents.

Une autre utilisation de la vision par ordinateur est la préparation de commandes. Le robot doit être capable de choisir un objet, même lorsque l'objet est dans une pile d'autres choses. C'est ce qu'on appelle la cueillette de l'encombrement. Le robot doit identifier non seulement l'objet, mais aussi si l'objet est sur son bord ou à l'envers. Une fois cela déterminé, le robot peut décider comment ramasser l'objet. Cela s'est avéré difficile, mais il existe maintenant des systèmes qui peuvent le faire.

Il y a de fortes chances qu'il existe des systèmes de vision robotique qui répondront à vos besoins.

Vision robotique grâce à la fusion de capteurs

De plus en plus, les systèmes robotiques reposent sur une combinaison de capteurs. Chacun des différents types de capteurs a des forces et des faiblesses. Même un seul capteur peut fournir une sorte de « vision » pour un système robotique. Mais une combinaison de capteurs est préférable. La combinaison des données de nombreux capteurs est appelée fusion de capteurs. La fusion de capteurs rend un robot plus robuste, fiable et sûr. À mesure que la puissance de calcul des puces électroniques continue de croître, nous pouvons nous attendre à voir davantage de capteurs utilisés. Cela rendra les robots plus intelligents.

Contrôleurs de robots

Les contrôleurs de robot sont disponibles dans une variété de formes et de tailles. Certaines sont de petites tablettes portables. Ceux-ci sont utilisés pour contrôler une cellule de travail simple. D'autres contrôleurs de robots peuvent contrôler des processus de fabrication et de logistique complexes. Le contrôleur de robot est crucial pour déterminer à quel point il est facile d'obtenir un système robotique pour faire ce que vous voulez. Le contrôleur du robot est un élément essentiel de la façon dont le robot effectue son travail.

Les contrôleurs de robot sont responsables de la sécurité, de la logique et du contrôle des mouvements. La rapidité avec laquelle un robot réagit à un événement externe est souvent une mesure critique d'un contrôleur de robot. Certaines applications nécessitent un temps de réponse plus rapide que d'autres. Cela peut déterminer le type de contrôleur de robot nécessaire. L'interface homme-machine (IHM) d'un contrôleur de robot est un autre aspect important. Une IHM populaire est un « pendant d'apprentissage » qui est un appareil portable de type tablette. Le pendentif d'apprentissage est utilisé pour apprendre au robot ce qu'il doit faire. Une fois que le robot est prêt pour la production, le pendentif d'apprentissage peut être retiré.

Dans une usine, il est plus courant de trouver une connexion câblée entre un contrôleur de robot et le robot. La connexion filaire fournit une interface fiable et sûre. Les règles de sécurité exigent parfois une connexion filaire. Ce n'est pas vrai pour les robots mobiles autonomes (AMR). Un AMR ne serait pas d'une grande utilité s'il devait avoir un fil attaché à son contrôleur ! Des contrôleurs de robots industriels sans fil sont également disponibles. Selon l'application, ils peuvent présenter des avantages par rapport aux systèmes filaires.

Il existe trois grandes catégories de contrôleurs robotiques :

• API (contrôleur logique programmable),
• PAC (Contrôleur d'automatisation programmable),
• IPC (Ordinateur personnel industriel).

L'API est la technologie la plus ancienne et le type de contrôleur de robot le moins cher. Il est utilisé pour des applications simples qui ne nécessitent pas de contrôle de mouvement complexe. La capacité d'enregistrement de données d'un API est également moins performante que d'autres types de contrôleurs de robot. L'API aura moins de types de périphériques d'entrée/sortie.

Le PAC représente une version mise à jour de l'automate. Le PAC a plus de puissance de calcul et une plus grande capacité. Il existe un très large éventail d'applications pour lesquelles un PAC convient parfaitement.

L'IPC a la plus grande puissance de calcul, et c'est aussi le type de contrôleur de robot le plus cher. Il peut gérer des mouvements complexes et peut communiquer via une grande variété d'interfaces. L'IPC peut gérer et stocker de très grandes quantités de données.

Les distinctions entre ces trois types de contrôleurs s'estompent avec le temps. Aujourd'hui, il n'y a vraiment pas trois catégories distinctes de contrôleurs de robots. Il s'agit plutôt d'un continuum.

Pour choisir entre différents contrôleurs de robot, un facteur important est le logiciel. Recherchez des progiciels spécifiques à l'application. Le dossier de candidature déterminera à quel point il est facile de démarrer et de fonctionner. Cela influencera également le niveau de soutien auquel vous pouvez vous attendre pour vos besoins particuliers.

Batteries de robots

L'évolution de la technologie des batteries a affecté un large éventail d'appareils électriques et électroniques. De meilleures batteries signifient des durées de fonctionnement plus longues et des intervalles de charge plus courts. Les améliorations ont rendu les robots mobiles autonomes (AMR) pratiques et rentables.

Parmi les éléments de base à prendre en compte lors du choix de la batterie de robot adaptée à votre utilisation, citons la chimie , capacité , et chargement .

La chimie d'une batterie de robot sera généralement des types suivants.

• Nimh :Les batteries nickel-métal-hydrure restent le type de batterie le plus couramment utilisé pour les robots. Ils ont un bon rapport qualité/prix en raison du rapport poids/capacité, et il y a très peu d'« effet mémoire ». L'effet mémoire est une limitation de certains types de batteries. Cela signifie que vous devez décharger complètement la batterie avant de la recharger. Sinon, vous perdez une partie de la capacité de la batterie à chaque charge.
• NiCd Les batteries (Nickel Cadmium) souffrent de l'effet mémoire et sont remplacées par les autres types de batteries.
• Plomb acide les batteries offrent une capacité élevée et un faible coût.
• LiPo Les batteries (lithium-ion polymère) sont souvent simplement appelées « batteries au lithium ». Ils deviennent rapidement la batterie de choix pour les robots en raison de leur rapport capacité/poids élevé. Ils ne souffrent pas de l'effet mémoire.

Les questions à poser lors de l'examen de différentes batteries incluent : Combien de temps faut-il pour charger la batterie ? Le chargeur de batterie a-t-il une protection contre la surcharge ? La recharge sans fil peut également être très utile pour les robots. Cela facilite la charge car le robot n'a pas besoin d'être dans une position précise lorsqu'il atteint la station de charge.

Base du robot/Système de montage

Les robots stationnaires avec bras robotisés doivent être solidement montés pour effectuer leur travail. Il existe de nombreuses options parmi lesquelles choisir.

Un support de piédestal est utile lorsque vous devez élever le bras du robot. Il peut être nécessaire de lever le bras pour accéder aux systèmes de convoyeurs et aux surfaces de travail. Les supports peuvent être boulonnés au sol. Les montures peuvent également avoir des roulettes, de sorte qu'elles peuvent être facilement déplacées.

Il existe des applications pour lesquelles il est idéal de monter le robot en position inversée. Il existe des montures spéciales pour cela. Une orientation inversée peut souvent maximiser la portée du bras. D'autres applications peuvent nécessiter le montage vertical du robot. Il peut être fixé sur le côté d'une machine. Une fois la position déterminée, le logiciel fourni avec le bras du robot devra être ajusté.

Des systèmes de montage modulaires sont disponibles pour la fixation des capteurs. Les exemples incluent les caméras, les câbles et les tuyaux. Certains systèmes de montage de capteurs sont les meilleurs pour leur résistance et leur durabilité. D'autres mettent l'accent sur la flexibilité et la légèreté pour la portabilité. Les leviers réglables permettent un positionnement correct des capteurs et des câbles.

Composants de sécurité des robots

Les robots peuvent soulager les gens d'un travail sale, ennuyeux et dangereux. Et ils peuvent améliorer la sécurité des conditions de travail. Pourtant, s'ils ne sont pas utilisés correctement, les robots peuvent devenir un danger dangereux. S'assurer que votre solution d'automatisation est sûre est de la plus haute importance.

Automate de sécurité robotique

Un contrôleur logique programmable (PLC) ordinaire aura généralement un microprocesseur. Il aura également une mémoire et des circuits d'entrée/sortie. Un automate de sécurité a une redondance intégrée. Un automate de sécurité peut avoir deux, trois ou quatre processeurs. Les circuits de surveillance vérifient la santé de chacun des processeurs. Si quelque chose ne va pas, les circuits de surveillance déclenchent une alarme.

Certains automates auront une sortie sans entrée correspondante. En revanche, un automate de sécurité dispose d'entrées et de sorties correspondantes. Cela signifie que des tests peuvent être effectués en permanence pour vérifier la bonne connectivité et la santé d'un circuit.

Il existe certaines applications pour lesquelles un API ordinaire peut convenir. Un automate aura des fonctions d'arrêt d'urgence (e-Stop). Ceux-ci peuvent inclure des barrières immatérielles ou des capteurs de proximité. Cela peut suffire à assurer la sécurité de vos collaborateurs. Mais il existe de nombreuses applications pour lesquelles un automate de sécurité est le meilleur choix. Une erreur ou un accident coûteux peut largement dépasser le coût supplémentaire d'un automate de sécurité.

Capteurs de sécurité pour robots / Scanners laser / Clôtures lumineuses

Comment améliorer simultanément la productivité et la sécurité ? Il existe une variété de façons.

Les scanners de zone laser peuvent détecter la présence de personnes à proximité d'un robot industriel. Le scanner laser peut informer le robot de ralentir si quelqu'un pénètre dans la zone la plus éloignée. La vitesse la plus lente peut être 50 % de la vitesse habituelle. Si quelqu'un pénètre dans une deuxième zone, plus proche du robot, la vitesse peut être ralentie jusqu'à peut-être 25 %. Si une personne est détectée dans la zone la plus proche, le robot s'arrêtera. L'utilisateur peut déterminer la taille de ces zones. L'utilisateur peut personnaliser les réponses du robot.

Divers dispositifs de sécurité peuvent et doivent être utilisés avec les robots. Les robots plus gros et plus lourds ont besoin d'un niveau de sécurité plus élevé que les plus petits. Une méthode de sécurité populaire consiste à utiliser une barrière immatérielle ou une barrière immatérielle. La « clôture » est constituée de faisceaux lumineux autour du robot industriel. Si quelque chose brise les faisceaux lumineux, le robot peut par exemple effectuer un arrêt d'urgence.

Robot Clôture

Parfois, le moyen le plus sûr de maintenir la productivité et la sécurité est de clôturer un robot dans sa propre zone séparée. Une variété de ces clôtures sont disponibles. Les différentes caractéristiques incluent la hauteur de la clôture et la taille des ouvertures dans le matériau de clôture. Les poteaux de clôture avec pieds autonivelants intégrés sont parfois souhaitables. La résistance de la clôture est également un facteur à prendre en compte. La clôture doit-elle être en fil métallique, en tôle perforée ou en plexiglas ? Votre application peut nécessiter un matériau de clôture qui protège contre la chaleur ou l'électricité.

Courroies transporteuses

Les robots et les convoyeurs sont des compagnons fréquents. Le robot peut retirer des articles d'un convoyeur pour commencer son cycle, ou il peut placer des pièces sur le convoyeur à la fin de son cycle. Et, bien sûr, cela pourrait faire les deux.

Il existe de nombreux types de systèmes de convoyage parmi lesquels choisir. Certains systèmes de convoyeurs sont faciles à désinfecter. Cela en fait un bon choix pour les opérations de transformation des aliments. D'autres caractéristiques à considérer sont la vitesse et la largeur du système de convoyeur. Sa hauteur, son angle d'inclinaison maximal et le poids qu'il peut supporter sont tous des facteurs à prendre en compte.

Mangeoires vibrantes

Les robots se combinent bien avec les mangeoires vibrantes. Ceci est particulièrement vrai pour les opérations de pick-and-place et d'assemblage. Les petites pièces sont introduites dans l'alimentateur vibrant. Le chargeur déplace ensuite les pièces vers le robot. Le chargeur peut mettre les pièces de manière à ce qu'elles soient toutes dans la même position. Cela permet au robot de les ramasser plus facilement.

Comment trouver la pièce ou le composant de robot idéal pour votre organisation

HowToRobot est une plate-forme mondiale aidant les entreprises à réussir avec l'automatisation. HowToRobot possède un répertoire mondial de plus de 15 000 entreprises de robotique. Cela signifie que vous pouvez trouver le type de composant robotique dont vous avez besoin, parfaitement adapté à votre application.

Vous savez peut-être déjà quel type de pièce ou de composant vous voulez. Si tel est le cas, vous pouvez obtenir des devis et recevoir des informations sur les produits et les prix de nombreux fournisseurs.

Veuillez noter qu'il existe des experts impartiaux de HowToRobot qui peuvent vous aider à naviguer dans le processus. Cliquez ici pour organiser une consultation avec un conseiller expert.