Contribution to flexible and autonomous robotic assembly
Contribution à l’assemblage robotisé autonome et flexible
Résumé
The automotive industry ranks first in terms of the use of industrial robots in its production processes globally. Market competition requires continuous automation and modernization of production processes in this sector. Thanks to the development of new technologies and innovation, robotic techniques are constantly improving and are increasingly used to quickly and efficiently produce high-quality products with great diversity.In the automotive industry, assembly is often considered a complex process, where several parts must be physically connected to form a sub-component. With advances in technology, the use of multi-robot cells now enables assembly solutions that can quickly adapt to production changes.The absolute and relative positioning accuracy of the robots in the cell is particularly important when programming assembly applications offline. The calibrations of the robots and their tools, then the calibration of the benchmarks between each of the robot bases make it possible to minimize the uncertainties.The aim of this thesis was therefore to develop a multi-robot cell calibration method adapted to industrial constraints. A state of the art of the methodologies present in the literature to calibrate industrial robots is presented in this thesis. The calibration methodology is then divided into two parts: robot calibration and cell calibration. Thus, with an accurate digital model, component assemblies are made using offline programming and implemented directly in the robot cell. Finally, the validation of this calibration methodology made it possible to apply it to the industrial multi-robot cell. This process reduced the relative positioning errors of the effectors of each robot to 0.25 mm. This represents a gain in overall accuracy of the cell of 87%.A case of direct application of the multi-robot calibration is carried out: two parts of an exhaust line are assembled in the physical cell from trajectories given by the simulation. This methodology allows the deployment of a new way of producing in industry.
L'industrie automobile occupe la première place en termes d'utilisation de robots industriels dans ses processus de production à l'échelle mondiale. La concurrence sur le marché exige une automatisation et une modernisation continue des processus de production de ce secteur. Grâce au développement de nouvelles technologies et à l'innovation, les techniques robotisées s'améliorent constamment et sont de plus en plus utilisées pour produire rapidement et efficacement des produits de haute qualité avec une grande diversité.Dans l'industrie automobile, l'assemblage est souvent considéré comme un processus complexe, où plusieurs pièces doivent être physiquement reliées pour former un sous-composant. Avec les progrès technologiques, l'utilisation de cellules multi-robots permet désormais des solutions d'assemblage qui peuvent s'adapter rapidement aux changements de production.La précision de positionnement absolu et relatif des robots de la cellule est particulièrement importante dans le cadre de la programmation hors-ligne des applications d'assemblage. Les calibrations des robots et de leurs outils, puis la calibration des repères entre chacune des bases robots permettent de minimiser les incertitudes.Le but de cette thèse était donc de développer une méthode de calibration de cellule multi-robots adaptées aux contraintes industrielles. Un état de l'art des méthodologies présentes dans la littérature pour calibrer des robots industriels est exposé dans ce mémoire. La méthodologie de calibration est ensuite divisée en deux parties : la calibration des robots et la calibration des cellules. Ainsi, avec un modèle numérique précis, les assemblages de composants sont réalisés à l'aide d'une programmation hors ligne et implémentés directement dans la cellule robotisée. Enfin, la validation de cette méthodologie de calibration a permis de l'appliquer sur la cellule multi-robots industrielle. Ce processus a permis de réduire les erreurs de positionnement relatif des effecteurs de chaque robot à 0.25 mm. Cela représente un gain en précision globale de la cellule de 87%.Un cas d'application direct de la calibration multi-robots est effectué : deux pièces d'une ligne d'échappement sont assemblées dans la cellule physique à partir de trajectoires données par la simulation. Cette méthodologie permet le déploiement d'une nouvelle façon de produire en industrie.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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