Manipulateurs robotiques vs bras robotiques : différences clés expliquées

Chaque bras robotique industriel comporte des pièces travaillant ensemble pour rendre la structure utilisable : contrôleurs, effecteurs finaux, entraînements, capteurs et manipulateurs robotiques. Chacune joue un rôle unique en soutien aux autres. Parmi elles, les manipulateurs robotiques sont peut-être l'un des composants les plus importants. Nous allons examiner en détail ce que sont les manipulateurs robotiques, leurs rôles et les comparer aux bras robotiques conventionnels.

Qu'est-ce qu'un manipulateur robotique ?

Un manipulateur robotique est un dispositif servant à manipuler des matériaux sans contact physique direct de l'opérateur. Ils ont été inventés pour faciliter la manipulation de matériaux radioactifs et de risques biologiques nécessitant une distance de sécurité. Ce principe a été étendu aux bras robotiques modernes pour un contrôle plus aisé et flexible.

Les rôles modernes incluent le soudage, la chirurgie robotique et les stations spatiales. Le manipulateur est en forme de bras avec des segments appelés glissières croisées (cross-slides) qui coulissent les uns sur les autres en saisissant solidement les objets. Cela leur confère une liberté de mouvement supplémentaire, que la plupart des bras robotiques classiques n'ont pas.

En fabrication à grande échelle, le manipulateur robotique sert pour des tâches intensives comme le levage de charges lourdes impossibles pour des humains. Ils sont aussi pratiques pour empiler des charges jusqu'à la hauteur d'un entrepôt, grâce à leurs bras extensibles. Leur flexibilité les rend idéaux pour passer par des espaces étroits, raison pour laquelle de nombreux robots médicaux utilisent des manipulateurs pour leur précision et l'infime risque d'endommager d'autres organes.

Types de manipulateurs robotiques

Il existe divers types de manipulateurs robotiques activement utilisés dans la fabrication, surtout l'assemblage. Ils varient en taille mais opèrent sur le même principe. Les articulations qui les composent sont notables : ce sont les parties rendant le mouvement plus flexible, et elles se déclinent en 2 types :

Articulation rotule (Revolute Joint)

Ce sont des articulations de manipulateur avec un seul degré de liberté, mouvement rotatif. Leur configuration est définie par une valeur représentant le nombre de rotations en fonctionnement.

Articulation prismatique (Prismatic Joint)

Ce sont des articulations à mouvement translationnel. Elles sont représentées par un degré de translation le long de leur axe en fonctionnement.

Les types notables de robots manipulateurs utilisés en fabrication :

Robot à coordonnées cartésiennes

Robot industriel utilisant un manipulateur à articulation prismatique, idéal pour des tâches comme le dosage d'adhésifs dans l'automobile. Il se déplace en directions linéaires, ce qui est son plus grand atout : rapide, précis, offrant une ligne d'opération droite assurant un travail uniforme du premier au dernier produit. Ils sont parmi les plus faciles à programmer car leurs mouvements sont définis sur une trajectoire unique. Inconvénient : ils occupent beaucoup d'espace sans en utiliser la majeure partie, difficile de les faire travailler avec d'autres robots ou humains.

Robot SCARA

L'un des robots industriels les plus populaires utilisant des manipulateurs. Acronyme de Selective Compliance Assembly Robot Arm, ils imitent les mouvements d'une main humaine. Ils ont une épaule, une articulation de coude et un poignet à mouvement vertical. Ils utilisent aussi une articulation prismatique pour leurs mouvements flexibles et sont très rapides. Durables et rigides, ils gèrent les jobs complexes alliant vitesse et précision. Idéaux pour tâches répétitives : palettisation, chargement de machines, assemblage. Inconvénient : manipulateurs peu flexibles, mouvements limités.

Robot cylindrique

Manipulateur industriel se déplaçant autour d'un poteau cylindrique. Il a trois axes de mouvement : un circulaire et deux linéaires pour des mouvements horizontaux et verticaux flexibles. Contrairement aux autres, il a trois articulations : une rotule, une prismatique et une cylindrique. Presque aussi rapide que les bras robotiques SCARA, utilisé dans des environnements rapides : prise et pose, préhension, maintien. Avantages sur le robot cartésien : plus rapide, plus de directions, utilisation efficace de l'espace.

Robots PUMA

Programmable Universal Machine for Assembly (PUMA), très utilisé en assemblage et soudage nécessitant une approche directe. Design similaire à un bras humain, facile à confondre avec un robot SCARA car le manipulateur se ressemble. Différence : PUMA plus flexible mais moins précis que SCARA. Utilisés pour tâches rapides nécessitant vitesse et précision. Trois articulations rotules, conforme aux trois axes. Inconvénient : manque de précision pour tâches critiques, mais utile pour tâches moins intensives.

Robots polaires

Dernier type : robot polaire ou sphérique, machine stationnaire avec bras supportés par des enveloppes de travail sphériques. Construction plus sophistiquée : une paire d'articulations rotules avec une articulation prismatique. Utilisés pour opérations de manutention : prise et pose, palettisation, tâches répétitives.

Utilisations des manipulateurs robotiques

L'ajout d'un manipulateur robotique à un bras robotique remplit plusieurs fonctions : flexibilité, vitesse, passage dans petits espaces, efficacité pour tâches répétitives à haute précision. Usages les plus adaptés :

• Assemblage automobile : Pièces lourdes nécessitant force et bonne préhension, offertes par les manipulateurs. Mouvements flexibles facilitent la peinture : la carrosserie peut pivoter rapidement pour couvrir toutes les parties.
• Processus chirurgicaux : Chirurgie automatisée très délicate, la vie humaine en jeu. Robots médicaux petits, nécessitant des manipulateurs plus petits, rapides, passant par toute petite fente sans aggraver la situation.
• Manipulateurs de soudage : Soudage industriel produisant beaucoup de chaleur, trop pour un opérateur humain de près. Le manipulateur de soudage robotique permet une opération à distance sans compromettre précision, vitesse, efficacité.
• Prise et pose : Chargement/déchargement de matériaux lourds, partie du processus. Manipulateurs ont les effecteurs finaux les plus flexibles, supportés par des bras forts capables de saisir des charges lourdes et les placer ordonnément.
• Robot de peinture : Peinture robotique dépendant de la précision pour couches uniformes. Seuls les manipulateurs robotiques, faciles à contrôler et programmer, y parviennent correctement.

Conclusion

Les manipulateurs robotiques s'imposent de plus en plus dans la fabrication grâce à leur fiabilité. Ils sont la prochaine étape d'évolution des robots industriels, et quiconque veut automatiser doit les adopter ou rester à l'écart. Pour plus d'informations sur les bras robotiques et manipulateurs, consultez notre site web et explorez toutes les ressources disponibles.