NASA utilise le logiciel RoboDK pour automatiser la programmation de cobots pour inspection de fuselage

Automatiser des processus avec la robotique a de nombreux avantages, mais les robots nécessitent de la programmation, un processus généralement manuel, complexe et pouvant mener à des problèmes coûteux comme les collisions. Le projet NASA Advanced Composites travaille sur un processus qui non seulement automatise l'inspection de fuselages d'avions avec des robots collaboratifs (cobots) d'Universal Robots, mais automatise la programmation des cobots avec le logiciel du développeur de simulation robotique RoboDK. Ce système a le potentiel d'économiser temps et argent tout en fournissant de meilleurs résultats, plus constants que les processus d'inspection pleinement manuels.

Projet NASA Advanced Composites et thermographie infrarouge

Le projet NASA Advanced Composites vise à améliorer méthodes, outils, protocoles et réduire délais de développement et certification pour matériaux et structures composites. Un objectif : accélérer l'inspection de structures composites et améliorer les résultats en s'assurant que la procédure n'oublie aucune zone. Une méthode : la thermographie infrarouge, qui utilise un flash lumineux précis pour créer une impulsion de chaleur. En refroidissant, les chercheurs analysent comment la chaleur traverse la pièce pour révéler défauts cachés et sous-structures anormales sans endommager la pièce. Cependant, l'équipement d'inspection infrarouge est gros et lourd, et doit être déplacé sur toute la surface de la pièce, intérieur et extérieur, pour une inspection complète. Les inspections manuelles de grands produits composites comme les fuselages nécessitent plusieurs opérateurs sur de longues périodes, ajoutant coût et complexité.

Automatisation avec RoboDK et deux cobots UR10

Pour automatiser, le NASA Langley Research Center teste une méthode utilisant le logiciel RoboDK pour automatiser la programmation de motifs 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, du motif d'inspection et du mouvement de l'outil d'inspection. Le logiciel a une interface de programmation d'application (API) permettant de programmer les robots avec des langages universels : Python, C#, C++, Matlab, Visual Basic.

Une fois le processus calibré et les cobots correctement positionnés par rapport à la pièce, les cobots suivent un chemin pré-programmé pour déplacer l'équipement d'inspection en positions précises autour du fuselage et le maintiennent en place pendant que l'opérateur récupère les données.

Algorithmes personnalisés et programmation hors-ligne

Le logiciel peut être personnalisé avec algorithmes pour automatiser certaines tâches, comme projeter un motif d'inspection sur une surface pour simuler et générer le programme. Les algorithmes peuvent être totalement ou partiellement automatisés, générant le chemin d'outil selon paramètres modifiables par l'opérateur. Avec algorithmes pleinement automatisés, les robots peuvent être programmés en quelques secondes, dit Albert Nubiola, CEO de RoboDK. Le projet NASA utilise un algorithme créant un chemin pour le robot sur la surface du fuselage, évitant fenêtres et trous.

L'API permet aussi de créer des programmes hors-ligne et les simuler avant téléchargement. « La programmation hors-ligne est très utile quand il faut faire le travail de planification avant de déplacer le système robotique vers un hangar ou autre lieu », dit Joshua Brown, associé mécanique analytique NASA. La simulation aide à vérifier problèmes comme limites d'axes et collisions, problème potentiel avec plusieurs cobots. « C'est été assez simple d'amener plusieurs robots dans une station et les faire travailler ensemble virtuellement avant d'avoir le vrai métal qui vole. » Une fois le programme créé et simulé, il peut être téléchargé au robot pour commencer l'inspection sans configuration supplémentaire.

Développement futur et valeur de la cohérence

Le système est en stade initial. M. Brown dit que l'objectif est de mettre en place le cadre du système d'inspection et régler les détails. Actuellement, les cobots doivent être déplacés manuellement vers différentes zones du fuselage et recalibrés avant scan. La prochaine phase : monter les cobots sur un étage linéaire étendant la portée à ~3 m. Cet étage pourrait être monté sur un autre pour étendre dans un autre axe ou plan.

Ce système peut économiser temps et argent : un seul opérateur supervise. Programmation et simulation assurent efficacité car robots suivent chemins les plus pratiques et complets. Simulation prévient problèmes coûteux. Les cobots ont un système de sécurité surveillant quand passer en mode sécurité réduite et s'arrêtant au contact d'une personne, permettant travail rapproché pendant l'inspection infrarouge. Cette méthode peut améliorer la qualité des résultats en assurant l'inspection de toute la pièce.

Cependant, M. Brown dit qu'à ce stade, la fiabilité de ce système est plus précieuse que les économies potentielles. « Utiliser des robots signifie cohérence et capacité de refaire une inspection exactement de la même façon au même endroit sans erreur humaine. Les opérateurs humains ne peuvent pas bouger comme un robot, c'est pour ça qu'on investit là-dedans. »