La robotique au service des microtechniques
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LA ROBOTIQUE AU SERVICE DES MICROTECHNIQUES
Une approche graduelle par la cobotique pour l’assemblage de haute précision
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Introduction rapide
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David HERIBAN
Ingénieur de Recherche CNRS (2005 > 2009)
Président - Fondateur
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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
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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
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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
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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
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Entre l’Homme et la machine, le robot
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Allier flexibilité, compacité et reproductibilité : mécaniser le bras humain
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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
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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)
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Robotique et intelligence
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- Flexibilité - Analyse
- Rapidité - Précision
Homme = Intelligence
Robot = Mouvement
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Collaboration Homme-Robot
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Un concept fondamental mais largement sous exploité :
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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
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Parallèle historique
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A l’origine
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• Flexibilité ultime
• Outils simples
• Expertise ultime
• Répétabilité limitée
• Temps d’éxecution
Fabrication manuelle
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La révolution industrielle
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Fabrication sur machine-outils
• Répétabilité
• Apprentissage aisé
• Production moyenne
• Temps d’éxecution
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L’informatisation
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Fabrication automatique
• Répétabilité
• Temps d’éxecution réduit
• Production de masse
• Flexibilité limitée
• Investissement
• Formation plus importante
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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
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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
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Notre application de la cobotique au monde des microtechniques
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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
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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
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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
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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
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Taille caractéristique : 40 x 40 x 5 µm Force de serrage adaptée Jeu mécanique : 0,2 µm Assistance robotique à la micromanipulation
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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
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Une approche graduelle par la cobotique pour l’assemblage de haute précision
Merci de votre attention
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