LabCom_2022 - V2 - Laboratoires communs organismes de recherche publics – PME/ETI - Edition 2022 - Vague 2

robot de positionnement nanométrique – NanoLab

Résumé de soumission

Le LabCom Nanolab a pour objectif le développement d’une nouvelle génération de robots de positionnement. Les applications concernées par ce type de robot sont nombreuses dans l’industrie : banc de qualification de capteurs de type inertiel, intégration de systèmes de nano-optique, réglage/qualification de capteurs CCD de très haute résolution, marché des semi-conducteurs. Dans le domaine médical les robots de positionnement sont utilisés comme outils chirurgicaux pour des opérations sur le cerveau ou l’œil. En science on les retrouve intégrés au sein de grands instruments (télescope, synchrotron… ).
Ce LabCom regroupe des chercheurs et des ingénieurs du LCM (Laboratoire commun de métrologie rattaché au Conservatoire national des arts et métiers CNAM) ainsi que la société Symétrie (PME basée à Nîmes). Le LabCom se déroule dans un contexte économique et industriel tendu où la concurrence est établie et où la compétitivité est donc vitale. Actuellement les précisions atteintes par les robots sont de l’ordre du micromètre pour les translations et du microradian pour les orientations. Ces performances sont réalisées avec des vitesses faibles (1mm/s) et pour des charges faible (de l’ordre du kg). L’objectif du LabCom Nanolab est d’améliorer l’ensemble des composantes de performance.
Pour atteindre ces objectifs le LabCom Nanolab prend le parti de marier métrologie et robotique. En effet, seules les méthodes et outils développés en métrologie permettent d’appréhender les performances visées. Le LCM est à la pointe de la recherche dans le domaine du développement instrumental de très haute exactitude. Cette expérience s’est construite grâce à la réalisation de plusieurs équipements de premier rang mondiaux : Machine de mesure de cylindricité de référence, plateau de référence angulaire, microscope à force atomique (AFM) métrologique, machine de mesure des cylindres du Lampard, balance de Kibble etc…
Deux axes de recherche structurent le LabCom : le premier s’oriente vers le développement d’un nouveau système de positionnement permettant d’atteindre les performances record. Pour atteindre cet objectif il s’agira de concevoir une architecture de machine originale qui intègre à la fois l’expérience industrielle en robotique de l’entreprise Symétrie (architecture, modèle de correction, commande, conception, réalisation de robots …) ainsi que les concepts de métrologie propres au LCM (chaine métrologique, principe d’Abbe, redondance spatiale et temporelle, métrologie dissociée, liaison métrologique…). A partir de cette première architecture un prototype sera réalisé puis qualifié. Il s’agira à terme de rajouter au catalogue de Symétrie un nouveau positionneur de très haute performance.
Le deuxième axe de recherche se concentre sur la problématique de mesure grande course a 6DDL de très haute exactitude. Ce type de mesure permettrait de maîtriser la position de l’organe terminal d’un robot avec des incertitudes de l’ordre de 10 nm malgré des contraintes extérieures (fortes variations de température, variations d’efforts importantes). En plus des applications de positionnement précitées, ce type de performance présenterait une avancée majeure dans des domaines connexes concernés par le positionnement de très haute précision : machines à mesurer, machines de production, systèmes optiques. Pour Symétrie un tel système serait un atout indéniable pour qualifier ses robots au plus haut niveau en termes d’incertitude.
Les retombées scientifiques du LabCom concerneront les avancées en métrologie dimensionnelle, mais plus particulièrement (i) les architectures à structure parallèle et leurs chaines métrologiques, (ii) le développement de méthodes de mesure optique sans contact (iii) Les méthodes d’étalonnage. Les retombées économiques se traduiront par une augmentation pérenne des activités commerciales de Symétrie grâce à l’ouverture vers de nouveaux marchés.

Coordination du projet

alain vissiere (Vissière Alain)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

LCM Vissière Alain
SYMETRIE SYMETRIE

Aide de l'ANR 363 000 euros
Début et durée du projet scientifique : janvier 2023 - 54 Mois

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