Contribution au développement d'une méthodologie d'assemblage automatise par approche stochastique et compliance. : Application à l'insertion de pièces cylindriques sans chanfrein
par Fernand Badano
Thèse de doctorat en Génie informatique
Sous la direction de Maurice Bétemps.
Soutenue en 1993
à Lyon, INSA , dans le cadre de École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon) , en partenariat avec LAI - Laboratoire d'Automatique Industrielle (Lyon, INSA) (laboratoire) .
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Résumé
Dans cette contribution à l'assemblage robotisé, qui s'inscrit dans la perspective d'une production automatisée, nous proposons une démarche nouvelle pour l'assemblage par robot de pièces cylindriques sans chanfrein. Cette méthodologie originale s'appuie sur une approche stochastique du problème du positionnement relatif des pièces dans un système d'assemblage et inclut une compliance passive ayant des caractéristiques spécifiques. Le développement, la modélisation, l'étude et la validation expérimentale de cette méthode d'assemblage constituent l'essentiel de notre travail. La modélisation fine du processus d'insertion nous a permis de mieux appréhender les phénomènes mis en jeu et nous a guidé dans la mise en œuvre de la méthode; celle-ci consiste à associer une table X-Y asservie suivant ces deux directions et un dispositif compliant passif lié au mouvement d'insertion et possédant deux modes de fonctionnement différents. Un mouvement aléatoire rapide effectué par la table ("bruit rose" à bande passante élevée), combiné à la compliance passive, conduit à l'alignement des pièces et à leur assemblage. Ce mouvement aléatoire contribue également à la diminution des efforts subis par les pièces, ainsi qu'à éviter les situations de coincement pendant l'insertion. La méthode proposée présente des performances remarquables; elle est capable de réaliser l'insertion de pièces cylindriques sans chanfrein à ajustement serré à partir d'un manipulateur de répétabilité moyenne dans un temps très court (inférieur à la seconde) avec un taux de réussite très proche de 100%.
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Titre traduit
= Development of an Automatic Assembly Method Based on a Stochastic Approach and Compliance. : Application to the Insertion of Cylindrical Chamferless Parts
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Résumé
Our work is a contribution to robotic assembly in the context of automatic manufacturing ; we propose a new robotic assembly method for chamferless parts. This innovative méthod is based on a stochastic approach of the problem of partpositioning in an assembly system and includes a specif ic passive compliance. Development, modelling, analysis and experimental validation of the assembly method have been carried out. The insertion process model that we have established has been an aid for the development and the implementation of the method, which consists of a two-degree-of-freedom positoner and a passive compliant device presenting two different operating modes. The combination of fast random motion band-Limited white noise) performed by the positioner and passive compliance absorbs misalignement between parts and allows their mating. Random motion also helps to reduce the assembly forces and to prevent jamming and wedging. This method has a remarkable performance : insertion of Law-clearance chamferless cylindrical parts using a low-precision manipulator can be realized in a short cycle time Cinferior to one second) with near to 100% success.
