Un logiciel aide la NASA à automatiser le processus de programmation des robots

L'automatisation des processus avec la robotique peut présenter de nombreux avantages, mais les robots nécessitent une programmation, un processus généralement manuel qui peut être complexe et entraîner des problèmes coûteux tels que des collisions. Le projet Advanced Composites de la NASA travaille sur un processus qui non seulement automatise l'inspection des fuselages d'avion à l'aide de robots collaboratifs (cobots) d'Universal Robots, mais automatise également la programmation des cobots avec le logiciel du développeur de simulation de logiciels robotiques RoboDK. Ce système a le potentiel d'économiser du temps et de l'argent tout en fournissant des résultats meilleurs et plus cohérents que les processus d'inspection entièrement manuels.

Le projet Advanced Composites de la NASA s'efforce d'améliorer les méthodes, les outils et les protocoles, ainsi que de réduire les délais de développement et de certification des matériaux et structures composites à mesure que leurs applications augmentent. L'un de ses objectifs est d'accélérer l'inspection des structures composites et d'améliorer les résultats de mesure en s'assurant que la procédure d'inspection ne manque aucune zone d'une structure. Une méthode d'inspection est la thermographie infrarouge, qui utilise un flash de lumière précis pour créer une impulsion de chaleur. Au fur et à mesure que le matériau refroidit, les chercheurs analysent comment la chaleur circule à travers la pièce pour révéler les défauts cachés et les sous-structures anormales sans endommager la pièce. Cependant, l'équipement d'inspection infrarouge est grand et lourd, et il doit être déplacé sur toute la surface de la pièce à l'intérieur et à l'extérieur pour assurer une inspection complète. Les inspections manuelles de grands produits composites, tels que les fuselages d'avion, nécessitent plusieurs opérateurs pendant de longues périodes, ce qui augmente les coûts et la complexité.

Pour automatiser ce processus, le centre de recherche de Langley de la NASA teste une méthode qui utilise un logiciel de RoboDK pour automatiser la programmation des modèles d'inspection pour deux cobots UR10 d'Universal Robots. Les chercheurs ont utilisé le logiciel pour créer un modèle informatique de la pièce à inspecter, le modèle d'inspection et le mouvement de l'outil d'inspection. Le logiciel dispose d'une interface de programmation d'application (API) qui permet aux utilisateurs de programmer des robots à l'aide de langages de programmation universels, tels que Python, C#, C++, Matlab et Visual Basic.

Une fois que le processus d'inspection est calibré et que les cobots sont correctement positionnés par rapport à la pièce, les cobots peuvent suivre un chemin préprogrammé pour déplacer l'équipement d'inspection à des emplacements précis autour du fuselage et maintenir l'équipement en place pendant que l'opérateur récupère les données. .

Le logiciel peut être personnalisé avec des algorithmes pour automatiser certaines tâches, telles que la projection d'un modèle d'inspection sur une surface pour simuler et générer le programme d'inspection. Les algorithmes peuvent être entièrement ou partiellement automatisés, c'est-à-dire qu'ils génèrent la trajectoire de l'outil en fonction de certains paramètres modifiables par l'opérateur ou le programmeur du robot. Grâce à des algorithmes personnalisés et entièrement automatisés, les robots peuvent être programmés en quelques secondes seulement, explique Albert Nubiola, PDG de RoboDK. Le projet Advanced Composites de la NASA utilise un algorithme qui crée une trajectoire d'outil que le robot doit suivre à la surface du fuselage, en évitant les fenêtres et les trous.

L'API du logiciel permet également aux utilisateurs de créer des programmes hors ligne et de les simuler avant de les télécharger sur le robot. "La programmation hors ligne du robot est très utile lorsque vous devez effectuer le travail de planification avant de déplacer le système robotique vers un hangar ou un autre emplacement", déclare Joshua Brown, associé en mécanique analytique de la NASA. Il ajoute que la fonction de simulation est également utile, car elle peut être utilisée pour vérifier des problèmes tels que les limites d'axe et les collisions, qui sont un problème potentiel lors de l'utilisation de plusieurs cobots. "Il a été assez simple d'amener plusieurs robots dans une station et de les faire travailler ensemble virtuellement avant de faire voler le vrai métal", explique M. Brown. Une fois le programme créé et simulé, il peut être téléchargé sur le robot, afin que l'inspection puisse commencer sans configuration supplémentaire.

Le système en est aux premiers stades de développement, et M. Brown dit que l'objectif est de mettre en place le cadre du système d'inspection et de régler certains détails. Actuellement, les cobots doivent être déplacés manuellement vers différentes zones autour du fuselage, puis recalibrés avant d'effectuer un scan basé sur la surface dans cette zone. La prochaine phase de développement consiste à monter les cobots sur une scène linéaire qui étendra la portée du système à environ 3 mètres. Cette platine linéaire peut également être montée sur une autre platine linéaire ou une paire de platines linéaires pour étendre la portée du système dans un autre axe ou plan.

Ce système a le potentiel d'économiser du temps et de l'argent, car il permet à un seul opérateur de superviser le processus d'inspection. La programmation et la simulation garantissent l'efficacité, car les robots se déplacent sur les chemins les plus pratiques et les plus complets autour de l'avion. La simulation peut également éviter des problèmes potentiellement coûteux. De plus, les cobots disposent d'un système de sécurité qui surveille quand passer en mode de sécurité réduite et arrête le fonctionnement lorsqu'il entre en contact avec une personne. Cela permet aux gens de travailler en étroite collaboration avec eux, de sorte que d'autres processus d'inspection ou de fabrication peuvent avoir lieu pendant l'inspection infrarouge. Cette méthode a également le potentiel d'améliorer la qualité des résultats d'inspection, car elle peut être utilisée pour s'assurer que la pièce entière est inspectée.

Cependant, M. Brown dit qu'à ce stade, la fiabilité que ce système peut fournir est plus précieuse que les économies de temps et d'argent possibles. "L'utilisation de robots signifie la cohérence et la capacité de revenir en arrière et de faire une inspection exactement de la même manière exactement au même endroit sans erreur humaine", dit-il. "Les opérateurs humains ne peuvent tout simplement pas se déplacer comme un robot, et c'est pourquoi nous investissons dans ce domaine."