ELE773 ÉLÉMENTS DE ROBOTIQUE Préalable(s) : ELE275 PLAN DE COURS SESSION AUTOMNE 2013

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1 École de technologie supérieure Département de génie électrique Responsable(s) du cours : Maarouf Saad Crédits : 3 ELE773 ÉLÉMENTS DE ROBOTIQUE Préalable(s) : ELE275 PLAN DE COURS SESSION AUTOMNE Coordonnées de l enseignant Groupe 01: Claude Théorêt (claude.theoret@etsmtl.ca) 2. Descriptif officiel du cours Acquérir les principes de base d'un robot à plusieurs axes et des parties électriques et électroniques des robots, soit actionneurs, variateurs et commande. Robots : classification, applications, composantes, systèmes de coordonnées, degrés de liberté. Modélisation, cinématique directe, cinématique inverse, génération des trajectoires. Profils de vitesse et d'accélération. Commande des robots : commande en chaîne ouverte, commande en chaîne fermée, applications. Introduction à la programmation des robots : matériel nécessaire, programmation d'une tâche. Introduction à la vision : vision, représentation de l'image, détection de front. Séances de laboratoire axées sur la simulation des robots sur ordinateur, la programmation de robots, la cinématique directe, inverse. 3. Objectifs spécifiques du cours Technologie - Connaître les principales composantes mécaniques et électriques d'un robot. - Comprendre le fonctionnement du système d'asservissement. - Connaître les différents liens possibles avec leur environnement. Programmation et modélisation - Être capable de programmer des robots ABB avec le langage RAPID. - Être capable de décrire l'environnement de travail du robot en donnant la translation et l'orientation des objets dans l'espace. - Être capable de développer les transformations homogènes d'un robot pour connaître la modélisation utilisée dans les langages de programmation. - Être capable de formuler les équations de la cinématique directe pour comprendre les variables de système FRAME et TOOL du langage RAPID. Session automne 2013 ELE773 ÉLÉMENTS DE ROBOTIQUE 1

2 - Résoudre la cinématique inverse pour comprendre les transformations entre l'espace cartésien et les positions articulaires. - Faire le calcul des vitesses pour connaître les positions singulières d'un robot et ainsi les éviter. 4. Stratégies pédagogiques utilisées La matière du cours est couverte de la façon suivante : - Un cours magistral par semaine. - Douze heures de laboratoires. - Douze heures de travaux dirigés. - La théorie est enseignée durant les heures de cours magistraux. On demande aux étudiant(e)s de préparer des exercices qui seront résolus durant la période des travaux dirigés. Au laboratoire, les étudiant(e)s doivent travailler en équipe. Les membres de l'équipe se partagent les tâches à chaque expérience de façon à leur permettre d'acquérir le meilleur apprentissage. Les périodes de travaux pratiques seront parfois des laboratoires et d'autres fois des travaux dirigés alors il faudra vérifier les horaires et les locaux. Session automne 2013 ELE773 ÉLÉMENTS DE ROBOTIQUE 2

3 5. Contenu du cours Date Contenus traités dans le cours Heures 1. Utilisation des Robots IRB1600 de ABB Description du robot et de ses périphériques Système moteur Capteur Entrées et sorties Sécurité dans les cellules robotique 2 heures Pourquoi des règles? Conséquences!!! Technique de programmation en langage RAPID Différents types de variables Apprentissage des commandes Utilisation des commandes de mouvement Langage RAPID et vérification d'un programme Programmation avancée en langage RAPID 6 heures Programmation des entrées et sorties Utilisation des entrées et sorties dans la programmation Utilisation des interruptions Local Global 2. Mathématique de robotique Mathématiques préliminaires 6 heures Vecteurs Matrices Identité trigonométrique Transformations homogènes 6 heures Matrice de transformation Translation pure Rotation pure Post-multiplication Pré-multiplication Matrice Denavit-Hartenberg Positionnement des systèmes d'axes Définition de la table de Paramètres Cinématique inverse de position Représentation mathématique 3. Technique de simplification Vitesse et accélération des robots Matrice Jacobienne et son utilité Définition des équations en direct et inverse Signification des singularités 1 heure Total 39 Session automne 2013 ELE773 ÉLÉMENTS DE ROBOTIQUE 3

4 6. Laboratoires ou travaux pratiques Date Description Heures Il sera prévu dans l'horaire un minimum de deux laboratoires sur les robots, une initiation et une tâche particulière. Un travail dirigé de modélisation d'un robot sera aussi prévu. Expérience n o 1 Initiation à l'utilisation des robots IRB1600. Expérience n o 2 Programmation avancée en langage RAPID. Travail n o 1 Modélisation d'un robot à 4 degrés de liberté et simulation avec RobotStudio ou autres logiciels de simulation comme PC Matlab. 4 heures 12 heures 8 heures SÉCURITÉ Le département de GPA est très préoccupé par la sécurité dans son laboratoire de robotique. Dans un environnement d'enseignement, la sécurité dépend BEAUCOUP du comportement des étudiant(e)s lors de la programmation et de leur volonté à respecter des règles élémentaires de sécurité. Malheureusement, le passé montre que certain(e)s étudiant(e)s ne respectent pas ces règles élémentaires. Étant soucieux de la sécurité de tous les étudiants, le non-respect des règles de sécurité lors d'un laboratoire entraînera une NOTE NULLE dans ce laboratoire. Ces règles seront données en classe et dans la description des projets. Total Utilisation d outils d ingénierie - Simulation avec RobotStudio - Simulation avec Matlab - programmation avec langage dédié RAPID 8. Évaluation Activité Description % Date de remise Examen mi-session 25 % 22 octobre Examen final 35 % Devoirs et laboratoires (en équipe) 40 % 9. Documentation obligatoire TÉTREAULT, M., Robots industriels 1 Manuel de cours, Version 2.1, Décembre Session automne 2013 ELE773 ÉLÉMENTS DE ROBOTIQUE 4

5 10. Ouvrages complémentaires de référence ASADA, H., SLOTINE, J.J.E., Robot Analysis and Control, A. Wiley-Interscience Publication, CRAIG, J.J., Introduction to Robotics, Mechanics and Control, Pearson Prentice Hall, 3rd edition, 2005 Session automne 2013 ELE773 ÉLÉMENTS DE ROBOTIQUE 5

6 ELE773 ÉLÉMENTS DE ROBOTIQUE ANNEXE I 1. Caractéristiques du cours Responsable(s) du cours : Maarouf Saad Coordonnées de l enseignant : Groupe 01 : Claude Théorêt (claude.theoret@etsmtl.ca) Préalables : ELE275 Crédits : 3 2. Descriptif officiel du cours Acquérir les principes de base d'un robot à plusieurs axes et des parties électriques et électroniques des robots, soit actionneurs, variateurs et commande. Robots : classification, applications, composantes, systèmes de coordonnées, degrés de liberté. Modélisation, cinématique directe, cinématique inverse, génération des trajectoires. Profils de vitesse et d'accélération. Commande des robots : commande en chaîne ouverte, commande en chaîne fermée, applications. Introduction à la programmation des robots : matériel nécessaire, programmation d'une tâche. Introduction à la vision : vision, représentation de l'image, détection de front. Séances de laboratoire axées sur la simulation des robots sur ordinateur, la programmation de robots, la cinématique directe, inverse. 3. Répartition des unités d agrément du BCAPG Maths Sciences naturelles Études complémentaires Science du génie Conception en ingénierie Total 0,0 0,0 0,0 19,6 39,2 58,8 4. Évaluation Absence à un examen Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l étudiant devra justifier son absence d un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice Affaires départementales qui en référera au directeur du département. Pour un examen final, l étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l attribution de la note zéro (0). Session automne 2013 ELE773 ÉLÉMENTS DE ROBOTIQUE 6

7 Plagiat et fraude Les clauses du «Chapitre 10 : Plagiat et fraude» du «Règlement des études de 1 er cycle» s appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Afin de se sensibiliser au respect de la propriété intellectuelle, tous les étudiants doivent consulter la page Citer, pas plagier! Session automne 2013 ELE773 ÉLÉMENTS DE ROBOTIQUE 7