Prélèvement robotisé et effecteurs finaux

Avant la collecte robotisée des bacs, il y avait le " pick and place".

Le prélèvement traditionnel de bacs était basé sur des systèmes de vision 2D, où les robots suivaient des trajectoires prédéfinies. Cette méthode, connue sous le nom de "pick and place", a une longue histoire dans le domaine de l'automatisation.

Choisir et placer

Les robots Pick and Place sont des bras mécaniques programmés par un logiciel pour saisir des composants et les placer ailleurs avec précision. Cette technologie a vu le jour dans les années 1980 et s'est constamment améliorée avec les progrès technologiques.

Ces machines ne nécessitent pas de formation approfondie. Il suffit de télécharger le programme nécessaire pour apprendre une nouvelle fonction.

La technologie "Pick and Place" repose sur un logiciel qui préprogramme la machine pour qu'elle fabrique un produit particulier. Bien que ces appareils ne soient pas pilotés par l'intelligence artificielle et ne puissent pas apprendre ou ajuster leurs processus de manière autonome, ils peuvent être reprogrammés pour assembler différents types de produits. Leur programmation peut être adaptée pour enseigner de nouvelles méthodes.

Les principales caractéristiques de la méthode "pick & place" sont les suivantes

1. Trajectoires fixes: Le robot suit des trajectoires prédéfinies pour prélever et placer les articles.
2. Positions connues: Les emplacements des articles à prélever et l'endroit où ils seront placés sont connus et immuables.
3. Tâches répétitives: Souvent utilisé pour les tâches répétitives où le même mouvement est répété de façon constante.

Ramassage des bacs

Le prélèvement automatisé dans les bacs est le processus par lequel des machines contrôlées par l'IA manipulent un bras de prélèvement et de mise en place pour extraire des produits d'un bac. Cette technologie repose sur l'intégration de la robotique et de la vision par ordinateur.

Si le pick and place et le bin picking impliquent tous deux la relocalisation d'articles, le pick and place opère dans un environnement structuré avec des positions connues. En revanche, le prélèvement de bacs gère des articles placés de manière aléatoire dans un environnement non structuré.

Les principales caractéristiques de la collecte de bacs sont les suivantes

1. Placement aléatoire des articles : Les articles ne sont pas placés à des endroits fixes et peuvent être orientés de n'importe quelle manière dans l'emplacement.
2. Planification autonome de la trajectoire : Le robot doit planifier de manière autonome sa trajectoire pour ramasser un objet sans déranger les autres objets.
3. Environnement dynamique: Le robot doit s'adapter à un environnement en constante évolution où les positions et les orientations des objets sont variables.

La caméra alignera le modèle du composant qui lui a été fourni et le reconnaîtra dans la réalité. Elle calculera ensuite la trajectoire, optimisera le trajet et prélèvera l'objet dans la poubelle avant de le remettre à sa place sans endommager le composant. Il continuera ainsi jusqu'à ce que la caméra ne puisse plus reconnaître d'objets dans la poubelle.

La machine s'appuie sur une caméra 3D qui scanne le conteneur pour interpréter une image comme un œil humain, de sorte que le robot puisse saisir un objet particulier dans la poubelle.

Cela semble très simple, mais il s'agit en fait d'un exploit de la technologie moderne, et pour cause : il s'agit de saisir des objets complexes qui se chevauchent et dont la position n'est pas définie, puis de les placer.

Voici toutes les difficultés :

• Saisie dans un ordre aléatoire: Les composants doivent souvent être saisis dans un ordre aléatoire.
• Défauts de reconnaissance des objets: Les composants peuvent ne pas être reconnus en raison des reflets, de la brillance ou des conditions d'éclairage, qui dépendent de la technologie du capteur de vision et de la résolution de la carte 3D.
• Échecs de l'estimation de la pose: Un objet peut être reconnu, mais une estimation inexacte de la pose 3D peut entraîner l'échec de la saisie.
• Contraintes de mouvement des robots: Les robots ont des angles morts inhérents et des zones qu'ils évitent pour ne pas s'endommager, un peu comme un "instinct de survie" codé.

Avantages et bénéfices du Bin Picking dans l'industrie manufacturière

Un système de prélèvement de bacs peut fonctionner sans système de vision 3D, en particulier dans les applications simples où les articles à prélever ont une forme et une taille relativement uniformes et où leur orientation ne varie pas de manière significative. Cette solution est également envisageable si l'environnement bénéficie d'un éclairage constant et d'un minimum d'occlusions, et si la tâche du robot ne nécessite pas d'informations sur la profondeur.

Toutefois, dans tous les autres cas, un système de prélèvement de bacs améliorera la capacité à localiser, positionner et orienter les pièces de manière efficace. Il est souvent doté d'un système de vision 3D et comprend généralement un bras robotisé intégré au système de vision.

Ceci étant dit, il manquera toujours l'un des éléments principaux : l'effecteur.

Choisir le bon effecteur pour le prélèvement de bacs

Tous les robots sont vendus sans l'effecteur (End-Of-Arm-Tooling), car chaque mission nécessite un effecteur différent, la plupart d'entre eux étant souvent fabriqués sur mesure pour des tâches spécifiques.

Sans effecteur, un robot ne peut effectuer aucune opération.

Dans l'industrie manufacturière, il existe des centaines de types d'effecteurs et de nombreuses entreprises se spécialisent dans leur fabrication, notamment les pinces, les outils de traitement, les capteurs, etc. Les principaux sont les préhenseurs, qui sont principalement utilisés pour maintenir et déplacer des composants avec précision. Ces composants peuvent varier considérablement en termes de complexité et de poids. Il existe donc de nombreux styles et tailles de pinces, y compris des pinces à deux ou plusieurs doigts, des pinces à succion, des pinces magnétiques, des pinces souples et bien d'autres encore, utilisées pour la manipulation des matériaux, l'assemblage, le tri, etc.

Les effecteurs peuvent être obtenus auprès de fabricants de robots, de fabricants de composants tiers, d'intégrateurs et de magasins spécialisés. Pour des applications spécifiques, il peut être nécessaire de contacter un fournisseur ou un intégrateur tiers.

Le coût des effecteurs varie considérablement en fonction de leur type et de leur complexité. Les petites pinces pneumatiques ou les systèmes de ventouses peuvent coûter quelques centaines de dollars, tandis que les pinces plus complexes ou spécialisées, ou les grands systèmes, peuvent coûter plusieurs milliers de dollars. Les systèmes haut de gamme tels que les puissants électro-aimants, les systèmes de soudage ou les systèmes de vision avancés peuvent atteindre des dizaines de milliers de dollars (USD).

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L'évolution des systèmes traditionnels de prélèvement et de mise en place vers des technologies avancées de prélèvement de bacs marque une étape importante dans l'automatisation de la fabrication. Les robots traditionnels de prélèvement et de placement, avec leurs trajectoires prédéfinies et leurs positions connues, ont jeté les bases de l'automatisation moderne. Cependant, l'avènement du prélèvement dans les bacs, qui résulte de l'intégration de l'intelligence artificielle, de la robotique et de la vision par ordinateur, a révolutionné le secteur en permettant aux robots d'opérer dans des environnements non structurés où les articles sont placés de manière aléatoire.

La mise en œuvre de systèmes de vision 3D et d'effecteurs sophistiqués a élargi les capacités des systèmes robotiques, les rendant encore plus adaptables, précis et efficaces.

Au fur et à mesure que la technologie progresse, nous pouvons nous attendre à d'autres innovations dans le domaine des systèmes de prélèvement robotisés, ce qui ouvrira la voie à l'automatisation de la fabrication.

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