Robots industriels : une analyse des technologies de base et des applications industrielles

 

En tant qu'équipement de base dans la fabrication moderne, les robots industriels sont des dispositifs automatisés hautement programmables capables d'effectuer des opérations complexes avec une grande précision et stabilité dans divers scénarios industriels grâce à des programmes prédéfinis. Leur champ d'application couvre des domaines tels que la fabrication automobile, l'assemblage électronique, la transformation des métaux et la manutention logistique, améliorant efficacement l'efficacité de la production et réduisant les coûts de main-d'œuvre. Cet article abordera les caractéristiques techniques, les méthodes de classification, les composants de base et les applications industrielles des robots industriels.

 

I. Caractéristiques techniques et classification

Les principaux avantages des robots industriels résident dans leur flexibilité, leur précision et leur durabilité. Selon différentes normes techniques, les robots industriels peuvent principalement être classés dans les catégories suivantes:

1. Classification par type structurel

- Robots de coordonnées cartésiennes: Ils réalisent le mouvement à travers trois axes linéaires orthogonaux et conviennent pour des tâches de manipulation et de positionnement simples.

- Robots articulés: Ils adoptent une structure de joint multi-rotatif, avec mouvement flexible, et sont adaptés à des processus complexes tels que le soudage et l'assemblage.

- Robots SCARA: Avec une conception de joint horizontal, ils équilibrent vitesse et précision et sont souvent utilisés pour l'assemblage de composants électroniques.

- Robots parallèles: Dotés d'une structure de chaîne multi-ramifiée, ils offrent des performances à grande vitesse et haute précision et conviennent à des scénarios tels que le tri et l'emballage.

 

2. Classification par mode de contrôle

- Robots servo-contrôlés: Ils réalisent un mouvement précis grâce à un système de rétroaction en boucle fermée et sont adaptés à l'usinage de haute précision.

- Robots non servo-contrôlés : ils reposent sur des dispositifs de limite mécaniques et sont adaptés à des tâches fixes répétitives.

 

3. Classification par niveau d ' intelligence

- Enseigner - robots de programmation: Ils nécessitent un guidage manuel et l'enseignement et sont adaptés aux lignes de production standardisées.

- Robots perceptifs : ils intègrent des capteurs de vision et de force et peuvent s’adapter aux changements environnementaux.

- Robots collaboratifs intelligents (Cobots) : Ils ont des fonctions d’interaction homme-machine et peuvent partager l’espace de travail avec les travailleurs.

 

II. Systèmes de base et technologies clés

Robots industrielssont composés d'un corps mécanique, d'un système d'entraînement, d'un système de commande et d'un système de perception:

- Corps mécanique: Il comprend des mécanismes exécutifs tels que le bras et le poignet, et les matériaux sont pour la plupart en alliage d'aluminium léger ou en fibre de carbone.

- Système d'entraînement: les servomoteurs et les réducteurs harmoniques sont au cœur, assurant une réponse à haute vitesse et une sortie de couple élevée.

- Système de contrôle: Basé sur un système d'exploitation en temps réel (RTOS), il prend en charge le contrôle collaboratif multi-axes et la planification du chemin.

Système de perception: Il intègre des capteurs tels que le lidar et la vision 3D pour réaliser une saisie adaptive et éviter les obstacles.

 

Les principaux indicateurs de performance comprennent la précision de positionnement répété (à ± 0,02 mm), la capacité de charge (de 3 kg à 500 kg), le rayon de travail (de 0,5 m à 4 m) et les degrés de liberté (4 à 7 axes). Ces paramètres affectent directement la gamme applicable des robots.

 

III. Applications industrielles et tendances du développement

1. Fabrication automobile: Il représente 40% du volume total d'application, couvrant des processus tels que le soudage, la peinture et l'assemblage final. Les robots à six axes dominent dans ce domaine.

2. électronique 3C: les robots SCARA sont utilisés pour l'assemblage précis des téléphones mobiles et des ordinateurs, et les robots collaboratifs participent à l'inspection de qualité et à l'emballage.

3. Logistique et entreposage : les VGA et les bras robotisés travaillent en collaboration pour réaliser le tri et le pallétisation automatiques des marchandises.

4. Domaines émergents: La demande dans des domaines tels que la production de batteries à énergie nouvelle et le traitement des dispositifs médicaux augmente rapidement.

 

Les orientations de développement futures se concentrent sur:

Mise à niveau intelligente : les algorithmes d’IA aident à la prise de décision autonome et à l’optimisation des processus.

- Production flexible: La conception modulaire prend en charge des changements rapides de modèle pour répondre aux exigences de la production en petits lots de variétés multiples.

Approfondissement de la collaboration humain-robot : les capteurs de sécurité et les technologies de contrôle adaptif améliorent la sécurité de la collaboration.

 

IV. Défis techniques et orientations d ' optimisation

Actuellement, les robots industriels doivent surmonter des goulets d'étranglement techniques tels que la perception en temps réel dans des environnements très dynamiques, la planification collaborative multi-machine et la conception de composants de longue durée de vie. En outre, la réduction de la dépendance à l'importation des composants de base (tels que les réducteurs) et le développement de solutions à faible coût seront la clé pour promouvoir la popularisation de l'industrie.

 

En tant que transporteur central de la quatrième révolution industrielle, les robots industriels évoluent des dispositifs d'exécution à fonction unique aux nœuds de production intelligents. Leurs progrès technologiques continueront à remodeler le paysage mondial de la fabrication. Les entreprises doivent évaluer de manière exhaustive des facteurs tels que la charge, la précision et le coût de déploiement en fonction de leurs propres besoins et choisir des solutions robotiques appropriées pour maximiser l'efficacité de la production.