La robotique au service des microtechniques

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Auteur : David HERIBAN, Directeur, Besançon, France, Percipio Robotics
Réalisé lors du 6ème Atelier Microtechniques & Innovation de Minnovarc, les 29 et 30 mai 2013, La Chaux-de-Fonds, Suisse
Plus d'infos sur www.minnovarc.fr

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La robotique au service des microtechniques

  1. 1. LA ROBOTIQUE AU SERVICE DES MICROTECHNIQUES Une approche graduelle par la cobotique pour l’assemblage de haute précision
  2. 2. Introduction rapide 05/06/2013LA ROBOTIQUE AU SERVICE DES MICROTECHNIQUES 2 David HERIBAN Ingénieur de Recherche CNRS (2005 > 2009) Président - Fondateur
  3. 3. Produit microtechnique 05/06/2013LA ROBOTIQUE AU SERVICE DES MICROTECHNIQUES 3 Monolithique Procédés simples / collectifs - Moulage / surmoulage - Découpage / emboutissage - Salle blanche - … Procédés unitaires - Vissage - Collage - Châssage - … Assemblage Composants complexes = produit Composants simples assemblés = produit
  4. 4. L’assemblage microtechnique 05/06/2013LA ROBOTIQUE AU SERVICE DES MICROTECHNIQUES 4 Produit intégrant des composants microtechniques : - Précision (taille des pièces) - Complexité (nombre de fonctions) - Qualité (coût des pièces) L’assemblage doit s’adapter à ces contraintes ! - Précision de positionnement des pièces - Flexibilité des fonctions d’assemblage - Contrôle des opérations
  5. 5. Manipuler pour assembler : l’existant 05/06/2013LA ROBOTIQUE AU SERVICE DES MICROTECHNIQUES 5 La manipulation des pièces pour l’assemblage est souvent l’élément clé Automatique / Grandes séries Préhenseur à dépression Manuelle / Petites séries Pinces brucelles
  6. 6. Manipuler pour assembler : l’existant 05/06/2013LA ROBOTIQUE AU SERVICE DES MICROTECHNIQUES 6 Haute cadence mais • Flexibilité limitée • Investissement lourd • Encombrement Haute flexibilité mais • Précision limitée • Cadence réduite • Coût de main d’œuvre (salaire + formation) Machine Homme
  7. 7. Entre l’Homme et la machine, le robot 05/06/2013LA ROBOTIQUE AU SERVICE DES MICROTECHNIQUES 7 Allier flexibilité, compacité et reproductibilité : mécaniser le bras humain
  8. 8. Applications industrielles de la robotique 05/06/2013LA ROBOTIQUE AU SERVICE DES MICROTECHNIQUES 8 D’accord on gagne en flexibilité… Et les microtechniques ? Et les petites series de produits ? Automate Homme
  9. 9. Et les microtechniques… 05/06/2013LA ROBOTIQUE AU SERVICE DES MICROTECHNIQUES 9 La taille des pièces et la précision d’assemblage rend l’usage du robot délicat Masse négligeable (pN à µN) • Effet d’adhésion (Van der Waals, capillarité) • Haute dynamique • Comportement erratique (électrostatique) Taille microscopique • Visualisation complexe • Précision de position / résolution / stabilité • Contrôle des efforts (fragilité)
  10. 10. Robotique et intelligence 05/06/2013LA ROBOTIQUE AU SERVICE DES MICROTECHNIQUES 10 - Flexibilité - Analyse - Rapidité - Précision Homme = Intelligence Robot = Mouvement
  11. 11. Collaboration Homme-Robot 05/06/2013LA ROBOTIQUE AU SERVICE DES MICROTECHNIQUES 11 Un concept fondamental mais largement sous exploité :
  12. 12. La cobotique en image 05/06/2013LA ROBOTIQUE AU SERVICE DES MICROTECHNIQUES 12 • Environnements durs (nucléaire, chimique, etc.) • Aide musculaire (élevation de charges) • Geste de précision (microchirurgie) CEA DGA Da Vinci
  13. 13. Parallèle historique 05/06/2013LA ROBOTIQUE AU SERVICE DES MICROTECHNIQUES 13
  14. 14. A l’origine 05/06/2013LA ROBOTIQUE AU SERVICE DES MICROTECHNIQUES 14 • Flexibilité ultime • Outils simples • Expertise ultime • Répétabilité limitée • Temps d’éxecution Fabrication manuelle
  15. 15. La révolution industrielle 05/06/2013LA ROBOTIQUE AU SERVICE DES MICROTECHNIQUES 15 Fabrication sur machine-outils • Répétabilité • Apprentissage aisé • Production moyenne • Temps d’éxecution
  16. 16. L’informatisation 05/06/2013LA ROBOTIQUE AU SERVICE DES MICROTECHNIQUES 16 Fabrication automatique • Répétabilité • Temps d’éxecution réduit • Production de masse • Flexibilité limitée • Investissement • Formation plus importante
  17. 17. Et le micro-assemblage ? 05/06/2013LA ROBOTIQUE AU SERVICE DES MICROTECHNIQUES 17 Problématique de taille et de précision des produits • Limites de l’Homme • Limites de la machine / Investissements lourds • Productivité limitée • Impact des ressources humaines sur le bilan de l’entreprise
  18. 18. Applications industrielles de la robotique 05/06/2013LA ROBOTIQUE AU SERVICE DES MICROTECHNIQUES 18 Une évolution naturelle • L’homme pilote, la machine execute • Machines robotiques adaptées au besoin microtechniques (légères, petites, flexibles) • Productivité augmentée • Qualité améliorée grâce à la répétabilité
  19. 19. Notre application de la cobotique au monde des microtechniques 05/06/2013LA ROBOTIQUE AU SERVICE DES MICROTECHNIQUES 19
  20. 20. Pince brucelles robotisée 05/06/2013LA ROBOTIQUE AU SERVICE DES MICROTECHNIQUES 20 1 cm Actionneurs piézo-électriques Organes terminaux Serrage Alignement vertical Mouvement horizontal Initial gap from 0 to 5 mm
  21. 21. Un robot cartésien, précis et simple à piloter 05/06/2013LA ROBOTIQUE AU SERVICE DES MICROTECHNIQUES 21 - Course : 2x100 mm horizontal 2x20 mm micropince - Précision : +/- 2 µm - Répétabilité : 0,2 µm - Vitesse : 1µm/s à 10 mm/s
  22. 22. Vision adaptée à l’utilisateur 05/06/2013LA ROBOTIQUE AU SERVICE DES MICROTECHNIQUES 22 - Caméras haute résolution (10 Mpix) - Optiques simples - Zoom logiciel jusqu’à 6x (6 mm à 1 mm) - Zone de vue réglable - Résolution jusqu’à 1,5 µm/pixel
  23. 23. Pilotage naturel 05/06/2013LA ROBOTIQUE AU SERVICE DES MICROTECHNIQUES 23 - Version simple au joystick + Tablet PC - Version évoluée « au doigt et à l’œil » - Développement en cours : Brucelles haptiques - Totalement automatisable
  24. 24. Taille caractéristique : 40 x 40 x 5 µmForce de serrage adaptéeJeu mécanique : 0,2 µmAssistance robotique à la micromanipulation
  25. 25. Dans le futur… 05/06/2013LA ROBOTIQUE AU SERVICE DES MICROTECHNIQUES 25 Un plus pour l’entreprise • Capacité augmentée • Plus d’indépendance vis-à-vis de l’expertise manuelle opérateur • Formation rapide • Evolutivité forte (automatisation partielle, apprentissage du geste) • Attractivité pour des profils jeunes et dynamiques
  26. 26. Une approche graduelle par la cobotique pour l’assemblage de haute précision Merci de votre attention Des questions ?

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