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

1. LA ROBOTIQUE AU SERVICE DES
MICROTECHNIQUES
Une approche graduelle par la cobotique pour
l’assemblage de haute précision

2. Introduction rapide
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David HERIBAN
Ingénieur de Recherche CNRS
(2005 > 2009)
Président - Fondateur

3. Produit microtechnique
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Monolithique
Procédés simples / collectifs
- Moulage / surmoulage
- Découpage / emboutissage
- Salle blanche
- …
Procédés unitaires
- Vissage
- Collage
- Châssage
- …
Assemblage
Composants complexes = produit Composants simples assemblés = produit

4. L’assemblage microtechnique
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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. Manipuler pour assembler : l’existant
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La manipulation des pièces pour l’assemblage est souvent l’élément clé
Automatique / Grandes séries
Préhenseur à dépression
Manuelle / Petites séries
Pinces brucelles

6. Manipuler pour assembler : l’existant
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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. Entre l’Homme et la machine, le robot
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Allier flexibilité, compacité et reproductibilité :
mécaniser le bras humain

8. Applications industrielles de la robotique
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D’accord on gagne en flexibilité…
Et les microtechniques ?
Et les petites series de produits ?
Automate Homme

9. Et les microtechniques…
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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. Robotique et intelligence
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- Flexibilité
- Analyse
- Rapidité
- Précision
Homme = Intelligence
Robot = Mouvement

11. Collaboration Homme-Robot
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Un concept fondamental mais largement sous exploité :

12. La cobotique en image
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• Environnements durs (nucléaire, chimique, etc.)
• Aide musculaire (élevation de charges)
• Geste de précision (microchirurgie)
CEA
DGA
Da Vinci

13. Parallèle historique
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14. A l’origine
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• Flexibilité ultime
• Outils simples
• Expertise ultime
• Répétabilité limitée
• Temps d’éxecution
Fabrication manuelle

15. La révolution industrielle
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Fabrication sur machine-outils
• Répétabilité
• Apprentissage aisé
• Production moyenne
• Temps d’éxecution

16. L’informatisation
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Fabrication automatique
• Répétabilité
• Temps d’éxecution réduit
• Production de masse
• Flexibilité limitée
• Investissement
• Formation plus importante

17. Et le micro-assemblage ?
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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. Applications industrielles de la robotique
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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. Notre application de la cobotique au monde des microtechniques
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20. Pince brucelles robotisée
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1 cm
Actionneurs piézo-électriques
Organes terminaux
Serrage
Alignement vertical
Mouvement horizontal
Initial gap from 0 to 5 mm

21. Un robot cartésien, précis et simple à piloter
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- Course : 2x100 mm horizontal
2x20 mm micropince
- Précision : +/- 2 µm
- Répétabilité : 0,2 µm
- Vitesse : 1µm/s à 10 mm/s

22. Vision adaptée à l’utilisateur
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- 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. Pilotage naturel
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- Version simple au joystick + Tablet PC
- Version évoluée « au doigt et à l’œil »
- Développement en cours : Brucelles haptiques
- Totalement automatisable

24. Taille caractéristique : 40 x 40 x 5 µmForce de serrage adaptéeJeu mécanique : 0,2 µmAssistance robotique à la micromanipulation

25. Dans le futur…
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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. Une approche graduelle par la cobotique pour
l’assemblage de haute précision
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