Robots Rapides et Précis avec un large Espace de Travail Opérationnel – ARROW

Le projet ARROW vise à mener et à valider par des essais expérimentaux, des recherches permettant de lever les verrous technologiques qui limitent actuellement la productivité de certaines applications industrielles effectuées par un robot. Ces applications sont celles qui nécessitent une grande précision combinée à de fortes capacités d’accélération. Il fait suite au projet ANR Objectif 100g et s’inscrit dans le cadre de l’EquipEx ayant pour acronyme RobotEx.
Les concepteurs sont aujourd’hui contraints de choisir entre rapidité OU précision car, d’une part, les accélérations mises en jeu entraînent des phénomènes altérant la précision, et d'autre part, les machines précises sont généralement massives et donc peu rapides. Cependant, des robots ultra rapides et très précis permettraient d’améliorer considérablement le rendement de certaines applications telles que la découpe laser et l’assemblage de micro-composants. Cette constatation est la motivation principale du projet ARROW.
L’objectif du projet ARROW est de concevoir et fabriquer des robots capables d’atteindre une accélération de 20g avec une précision absolue inférieure à 20µm dans un espace de travail parallélépipédique d’arête égale à 1m. Deux axes de recherche, non disjoints, sont définis :
1. Conception de robots : Cet axe vise à synthétiser de nouvelles architectures de robots, les évaluer au stade préliminaire de leur conception, optimiser leurs dimensions au moyen de leurs modèles élasto-statique, dynamique et élasto-dynamique ainsi qu’à la production des dessins de définition ;
2. Commande avancée : Cet axe vise à définir des lois de commandes permettant d’utiliser le robot conçu au maximum de ses performances afin d’atteindre accélération et précision désirées.
Notons que les axes 1 et 2 ne sont pas découplés. En effet, des critères liés à la commande du robot seront définis pour la synthèse dimensionnelle des robots et les lois de commande seront développées en fonction de l’architecture de robot choisie.
Le principal verrou technologique du projet ARROW concerne la définition de solutions pour la conception et la commande de robots satisfaisant les deux performances antagonistes que sont la précision et la rapidité.
Les principaux verrous scientifiques associés sont :
- la conception préliminaire de robots répondant au cahier des charges. A ce stade de la conception, il n’y a pas de modèle mathématique des robots et peu de grandeurs quantitatives. En conséquence, de nouveaux indices d’évaluation seront proposés.
- l’écriture de modèles complets, peu gourmands en temps de calcul compatibles avec la synthèse dimensionnelle et la commande.
- la planification optimale de trajectoire qui devra permettre de minimiser les vibrations du robot
- la définition d’une commande avancée permettant de contrôler au mieux les déplacements des robots rapides et précis
Les trois partenaires du projet ARROW réunissent les compétences complémentaires nécessaires à son accomplissement. L’IRCCyN est reconnu pour ses travaux en modélisation et identification des robots ainsi qu’en synthèse et analyse de nouvelles architectures de robots. Le LIRMM est également reconnu internationalement dans le domaine de la robotique et a une bonne expertise en en conception et commande de robots. Tecnalia effectue des travaux de R&D sur les structures parallèles depuis plus de 25 ans. Ce centre technologique a pu montrer lors de nombreux projets collaboratifs que c’est un partenaire complémentaire aux laboratoires qui permet d’accélérer les développements académiques pour les porter vers le marché.
Finalement, ARROW vise à fournir des résultats théoriques et expérimentaux sur la mise au point de robots ultra-rapides et très précis. Les phases expérimentales mettront en lumière les avancées les plus significatives du projet dans le domaine de la robotique à haute cadence et faciliteront le transfert technologique dans ce secteur.