La conception d'un manipulateur robotique commence par suivre une procédure de design rigoureuse. L'objectif principal de cette procédure est de s'assurer que le manipulateur répond à des critères de performance définis par le concepteur. Par ailleurs, en suivant une procédure bien structurée, il sera plus aisé de modifier le design du manipulateur, dans l'éventualité où les critères de performance ne seraient pas pleinement atteints. De plus, la conception d'un manipulateur robotique fait appel à des talents variés, autant dans le domaine des mathématiques que celui de la physique. Ainsi, l'équipe chargée de la conception du manipulateur sera composée de plusieurs membres dont les connaissances sont complémentaires.
La première étape du design d'un manipulateur robotique, qui sera globalement couverte par cet article, consiste à spécifier les tâches qui auront à être effectuées par le manipulateur, et les critères de performance à atteindre. Les autres étapes consisteront, sommairement, à établir un plan du manipulateur, à choisir le matériel adapté, à analyser mathématiquement le manipulateur et à effectuer des tests de performance. Enfin, la production et la commercialisation du manipulateur robotique seront possibles.
Un manipulateur robotique est toujours conçu en vue d'une application précise. Il faut comprendre qu'il serait impossible de créer un manipulateur universel. Certains compromis seront toujours nécessaires. Le travail du concepteur consiste à choisir les caractéristiques et les compromis adéquats, de façon à créer un manipulateur qui soit capable d'effectuer une variété de tâches similaires.
Les spécifications les plus évidentes à déterminer sont la charge maximale, la précision, la vitesse, la portée et la rigidité. Il faut remarquer que ces spécifications sont interdépendantes. Par exemple, un accroissement de la vitesse du manipulateur résultera probablement en une perte de précision. D'autres spécifications sont utiles à définir, comme la durée de vie estimée, le temps de réparation, la masse, le volume, la facilité à opérer, le coût et l'alimentation électrique. Le fait de négliger une caractéristique peut résulter, éventuellement, en des problèmes de performance et d’adaptabilité.
D'autres considérations sont importantes lors de la conception d'un manipulateur. Il faut s'attendre à ce que des forces ou des torques soient appliqués sur le bras robotique ; celui-ci doit être capable de les accommoder. Il peut être nécessaire que le manipulateur puisse percevoir son environnement, visuellement ou tactilement par exemple. Le manipulateur doit être capable de communiquer des informations avec un système informatique et des ouvriers. Il doit être sécuritaire en toutes circonstances.
À la lumière de ces considérations, on comprend que la conception de manipulateurs robotiques soit devenue un processus méticuleux. Quoique ce processus peut paraître long et ardu au premier coup d'œil, il est logique et bien orienté. Pour toute personne intéressée par le sujet, la compréhension du processus de conception d'un manipulateur robotique complète parfaitement la compréhension de son fonctionnement.
B. ANDEEN Gerry (1988), Robot Design Handbook, New York, McGraw Hill, p.2.1 - 3.2.
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