Flexibilité maximale des mouvements
Robots articulés
Les robots articulés, également appelés robots à bras, se distinguent par leurs nombreux axes de rotation, le plus souvent 4 à 6. Cela leur donne une très grande amplitude de mouvement et permet d'effectuer des opérations avancées dans différents plans et sous presque tous les angles. Les robots articulés sont ainsi utilisés dans de nombreux secteurs industriels, du soudage et de la peinture à l'assemblage précis de composants électroniques.
Pourquoi envisager des robots articulés ?
Grâce à leur grande flexibilité cinématique, les robots articulés peuvent manipuler des formes complexes et prendre en charge des processus exigeants qui sont inaccessibles aux constructions plus simples. Leur polyvalence, leur haute précision et leur capacité à fonctionner dans des conditions difficiles se traduisent par une grande efficacité et fiabilité dans divers environnements de production.
Robots articulés (Articulated Robots)
Construction et principe de fonctionnement
Les robots articulés se distinguent par une cinématique complexe permettant des mouvements autour de nombreux axes de rotation. Cette construction leur donne une grande flexibilité et la capacité d'exécuter avec précision différentes tâches, du simple pick & place aux opérations complexes de soudage ou d'assemblage.
Construction mécanique
- Bras Articulés La plupart des robots articulés possèdent de 4 à 6 axes rotatifs, ce qui leur permet de se déplacer dans presque tous les plans. Chaque articulation correspond à une plage de rotation définie et leur coopération permet des mouvements spatiaux complexes.
- Segments reliés par des articulations Les éléments, ou bras, du robot sont reliés par des articulations contenant des roulements et des engrenages. Cela garantit un fonctionnement fluide et la stabilité des mouvements, même sous des charges plus importantes.
- Corps et base Une structure de corps stable, souvent réalisée en acier ou en alliages d’aluminium, constitue la base du robot. Elle assure son équilibre et permet un positionnement précis même dans des conditions dynamiques.
Entraînement et commande
- Servomoteurs et réducteurs Les robots articulés utilisent couramment des servomoteurs garantissant un contrôle précis de la vitesse et du couple. Des réducteurs harmoniques ou planétaires transmettent l’entraînement tout en assurant une grande précision et répétabilité des mouvements.
- Systèmes PLC et contrôleurs dédiés Le robot peut être commandé par un système externe, par exemple un PLC, ou par le contrôleur intégré du fabricant. Le logiciel surveille en permanence la position des articulations et coordonne les mouvements de tous les axes.
- Capteurs avancés et Safety De nombreux robots articulés modernes utilisent des encodeurs haute résolution ainsi que des systèmes de sécurité, par exemple des barrières immatérielles ou des clôtures, afin de protéger les opérateurs dans la zone de travail du robot.
Mode de mouvement
- Cinématique multiaxe Un robot articulé peut suivre des trajectoires complexes en pliant et en faisant pivoter son bras dans de nombreuses directions. Cela permet, par exemple, d’adapter le préhenseur à des éléments de forme irrégulière ou d’atteindre des zones difficiles d’accès.
- Liberté de manipulation Le bras du robot se déplace souvent sur un axe horizontal, vertical et autour de sa propre base, tandis que des axes supplémentaires assurent la rotation du poignet ou du préhenseur. Cela offre de nombreuses possibilités de configuration, de l'assemblage simple aux opérations de soudage de précision.
- Grand nombre de degrés de liberté permet au robot de travailler sous différents angles et sur plusieurs plans simultanément.
- Possibilité d'adapter la trajectoire en temps réel, par exemple lors du soudage de trajectoires courbes.
- Programmation simple des mouvements même pour des tâches complexes, grâce à des systèmes hors ligne intuitifs et à des teach pendants, panneaux permettant « d'apprendre » au robot étape par étape.
Principaux avantages
Principaux avantages des robots articulés
Les robots articulés sont appréciés dans l'industrie pour leur polyvalence et leur excellente capacité d'adaptation à différentes tâches. Voici les principaux avantages de cette construction :
- Polyvalence des mouvements Grâce à une cinématique multiaxe, le robot peut suivre presque n’importe quelle trajectoire. Il convient aux applications exigeant de la flexibilité, du transport de grandes pièces au vissage et au soudage, jusqu’à la peinture ou au polissage de précision.
- Grande précision et répétabilité Des servomoteurs haute résolution et des réducteurs de précision permettent d'obtenir une répétabilité des mouvements de l'ordre du centième de millimètre. Cela est important partout où une qualité uniforme est requise, par exemple dans les secteurs électronique ou automobile.
- Possibilité de gérer différentes capacités de charge Le marché propose aussi bien des robots articulés légers pour de petites tâches d'assemblage que des machines offrant une portée et une capacité de charge nettement supérieures, destinées à la manipulation d'éléments lourds, pouvant atteindre plusieurs centaines de kilogrammes.
- Utilisation dans des conditions difficiles Les robots articulés sont utilisés dans les processus de soudage, de peinture ou de traitement des matériaux où peuvent être présents des températures élevées, des poussières ou des substances dangereuses. Des protections et revêtements anticorrosion adaptés leur permettent de travailler dans des environnements exigeants.
- Intégration facile avec les systèmes de vision Grâce à leur flexibilité de mouvement et à la prise en charge de nombreux degrés de liberté, les robots articulés coopèrent souvent avec des caméras de vision, ce qui permet de corriger dynamiquement la trajectoire ou de reconnaître les objets sur la ligne de production.
Applications industrielles
Robots articulés
Grâce à leur polyvalence, les robots articulés sont utilisés depuis des années dans un large éventail de secteurs et de processus. Leur capacité à travailler sous différents angles et dans plusieurs plans les rend irremplaçables dans les domaines suivants :
Soudage et soudage par résistance
Soudage à l’arc, MIG/MAG, TIG : Les robots articulés guident précisément la torche le long de la trajectoire programmée, réduisant les erreurs et assurant une grande répétabilité des soudures.
Soudage par points dans l’industrie automobile : Ils conviennent parfaitement à l'assemblage d'éléments de carrosserie en garantissant des liaisons rapides et précises.
Peinture et laquage
Applications de peinture : Les mouvements multiaxes permettent d'appliquer uniformément de la peinture ou du vernis, même dans les zones difficiles d'accès.
Applications dans l’industrie du meuble ou automobile : Grâce au contrôle précis des mouvements, le bras robotisé assure une utilisation optimale des matériaux et une qualité de finition uniforme.
Assemblage et usinage mécanique
Assemblage de sous-ensembles à géométrie complexe : Les mouvements flexibles des articulations facilitent l'adaptation aux formes non standard et aux différentes positions d'assemblage.
Ponçage, polissage, ébavurage : Le robot peut répéter ces opérations avec une force d’appui uniforme, ce qui améliore la qualité de surface et prolonge la durée de vie des outils.
Emballage et palettisation
Déplacement d’éléments plus lourds : Les robots articulés à forte capacité de charge sont adaptés à la manutention de charges allant de quelques dizaines à plusieurs centaines de kilogrammes, par exemple des sacs de matière première ou des caisses de transport.
Formes variées des produits : Grâce à ses articulations rotatives, le robot peut adapter de manière optimale le préhenseur aux objets présentant un profil irrégulier.
Contrôle qualité et inspection
Coopération avec les systèmes de vision : Un robot articulé manœuvre précisément des caméras ou des capteurs afin d’inspecter les pièces sous différents angles en 3D.
Test des composants : Le bras du robot peut fournir des éléments aux stations de test qui détectent les défauts ou les écarts dimensionnels.
Desserte de machines
Chargement et déchargement CNC : Les robots articulés s'adaptent facilement à l'intérieur des machines d'usinage pour récupérer et transmettre les matériaux ou les produits semi-finis.
Presses à injection et presses : Ils sont particulièrement efficaces pour saisir les pièces moulées, ce qui accélère le cycle de production et protège l'opérateur du contact avec des équipements dangereux.
Robots articulés
Secteurs dans lesquels les robots articulés sont le plus souvent utilisés
Les robots articulés travaillent dans des environnements très variés, depuis de petits ateliers artisanaux jusqu’aux lignes de production avancées de groupes internationaux. Voici plusieurs secteurs essentiels :
Soudage et soudage par points des éléments de carrosserie, assemblage des sous-ensembles mécaniques, peinture et polissage des surfaces.
Usinage, ponçage, soudage et déplacement d’éléments lourds.
Les robots ayant une capacité de charge plus élevée peuvent transporter des pièces massives sans perdre en précision.
Soudage, assemblage de circuits imprimés (PCB), manipulation de composants délicats et sensibles aux dommages.
Conditionnement des produits dans des emballages collectifs, palettisation de sacs de matières premières, dosage de substances liquides et en vrac.
Application d'étiquettes, conditionnement de petites bouteilles et de petits pots ainsi que lignes automatisées de conditionnement de médicaments.
Transport de briques, de plaques de béton ou d'autres matériaux de grandes dimensions.
Possibilité d'utiliser des protections adaptées contre la poussière et l'humidité.
Extraction des pièces moulées des machines d’injection, ébavurage et placement dans des bacs de transport.
Préparation automatisée des commandes, tri des colis et placement des charges sur palettes.
Que vous exploitiez une ligne d'assemblage, un poste de soudage ou un entrepôt de transbordement, robots articulés peuvent améliorer sensiblement la performance et la précision de vos processus. Grâce à une large plage de charges utiles et de nombreux degrés de liberté, ils conviennent aussi bien aux tâches délicates qu'à la manipulation de pièces lourdes ou aux opérations d'usinage intensives.
Robots articulés
Exigences techniques et intégration
Pour que les robots articulés atteignent leur rendement maximal, leurs paramètres de fonctionnement doivent être correctement adaptés et leur intégration à la ligne de production existante doit être bien réalisée. Voici les principaux aspects à prendre en compte :
Paramètres de fonctionnement
Charge utile et portée
Le choix du modèle de robot doit dépendre du poids et des dimensions des éléments manipulés ainsi que de la distance sur laquelle ils doivent être déplacés. Des robots articulés avec une charge utile allant de quelques kilogrammes à plusieurs centaines de kilogrammes sont disponibles.
Précision et répétabilité
Dans les secteurs qui exigent une grande précision, par exemple l’électronique ou la pharmacie, il convient de prêter attention au paramètre de répétabilité du mouvement, exprimé en millimètres ou en micromètres.
Vitesse et dynamique
Des accélérations trop élevées peuvent provoquer des vibrations et une perte de précision. Il faut donc choisir le robot en recherchant un équilibre optimal entre vitesse et stabilité.
Intégration avec les systèmes de commande
Contrôleurs PLC et panneaux HMI
Les robots articulés prennent généralement en charge des protocoles industriels standard, par exemple EtherCAT et Profinet, ce qui facilite la communication avec les systèmes PLC et la visualisation des paramètres sur des panneaux HMI.
Logiciels CAD/CAM et Systèmes de Vision
Dans les processus de soudage ou d'assemblage, il peut être nécessaire d'importer des trajectoires depuis des logiciels CAD/CAM. Pour le contrôle qualité ou le positionnement précis, il est utile d'envisager l'intégration de caméras de vision.
IoT et surveillance à distance
Grâce à la coopération avec les plateformes IoT, les données de fonctionnement du robot peuvent être analysées en continu et les éventuelles défaillances diagnostiquées à distance. Vous trouverez les détails sur la connectivité dans la section Services de Support/Intégration IoT.
Sécurité et normes
Enceintes et barrières immatérielles
Les robots articulés peuvent atteindre des vitesses élevées et manipuler de lourdes charges, c'est pourquoi des barrières physiques de sécurité sont le plus souvent requises.
Normes ISO 10218 et évaluation des risques
L’installation d’un robot industriel implique de respecter les normes de sécurité, notamment ISO 10218. Avant la mise en service, une analyse des risques est réalisée afin de prévenir les collisions et les dangers pour le personnel.
Robots articulés
Comparaison avec d’autres types de robots
Les robots articulés (articulated) se distinguent par une cinématique multiaxe avancée, généralement de 4 à 6 axes, qui leur permet de suivre des trajectoires complexes et de manipuler des objets avec précision. Leur grande liberté de mouvement en fait un excellent choix pour les applications exigeant de la flexibilité, comme le soudage, l’assemblage ou la desserte de machines. Pour déterminer s’ils répondent le mieux aux besoins de votre processus, il est utile de les comparer à d’autres types de robots industriels, tels que les cartésiens, SCARA, Delta, cylindriques, cobots collaboratifs ou Gantry.
Robots articulés vs cartésiens, XYZ
Cinématique et plage de mouvement
Les robots articulés peuvent se déplacer dans plusieurs plans, ce qui les rend très efficaces pour travailler autour de pièces aux formes complexes. Les robots cartésiens, XYZ, se déplacent sur trois axes linéaires, plus rarement quatre, produisant des mouvements simples et orthogonaux. Cette construction simplifie la programmation des trajectoires et offre une grande stabilité pour les opérations de pick & place sur de vastes zones de travail.
Applications et performances
Les robots cartésiens conviennent parfaitement à l'impression 3D, au fraisage de matériaux légers ou à la palettisation linéaire, lorsque l'on exige une grande précision de positionnement sur les axes X, Y et Z. Les robots articulés sont plus adaptés au soudage, à la peinture et aux situations dans lesquelles les pièces ont des formes atypiques ou nécessitent d'atteindre des zones difficiles d'accès.
Quand choisir ?
Si vous privilégiez une grande flexibilité et le travail sous différents angles, choisissez un robot articulé. Si vous avez besoin de mouvements longs et rectilignes, par exemple sur une grande zone de production, et d'une cinématique simple, un robot cartésien peut être plus rentable.
Robots articulés vs SCARA
Mouvement dans l’espace vs mouvement dans le plan
Les robots SCARA possèdent généralement 3-4 axes et excellent dans les opérations d’assemblage rapides dans le plan horizontal. Les robots articulés disposent au contraire d’une liberté complète sur plusieurs axes et peuvent effectuer des mouvements 3D complexes, par exemple soudage à l’arc ou peinture sous différents angles.
Applications et dynamique
Les SCARA atteignent des temps de cycle extrêmement courts pour le pick & place, notamment avec de petites pièces. Les robots articulés sont plus polyvalents. Ils peuvent manipuler des charges plus importantes et réaliser des tâches nécessitant des mouvements complexes. En revanche, ils n’atteignent généralement pas la même vitesse que les SCARA pour les mouvements dans un plan.
Quand choisir ?
Un robot articulé sera préférable si vous avez besoin d’une flexibilité maximale et de la possibilité de travailler sur plusieurs plans. Un SCARA convient mieux aux lignes d’assemblage rapides où la géométrie des mouvements est strictement répétitive, par exemple pour le vissage sur un même plan.
Robots articulés vs cylindriques
Construction et Mode de Déplacement
Les robots cylindriques associent un mouvement linéaire sur l'axe vertical, Z, à une rotation autour de cet axe et souvent à une portée radiale supplémentaire. Cette cinématique est plus simple que celle des robots articulés, mais elle offre une amplitude de mouvement plus limitée, principalement rotation et translation le long d'un axe. Les robots articulés offrent quant à eux jusqu'à 6 axes rotatifs, ce qui leur procure une liberté de mouvement nettement supérieure et la capacité de s'adapter à des formes de pièces inhabituelles.
Applications
Les architectures cylindriques conviennent aux tâches nécessitant un travail « axial », par exemple le transfert de pièces entre des postes disposés en cercle, le dosage de liquides ou la récupération d’éléments dans un magasin rotatif. Les robots articulés sont plus polyvalents et peuvent réaliser de nombreuses opérations différentes, aussi bien d’assemblage que de traitement, notamment soudage, polissage et emballage.
Quand choisir ?
Si la simplicité de la construction et un mouvement uniquement rotatif et linéaire sont essentiels, un robot cylindrique suffit et sera moins coûteux et plus simple à entretenir. En revanche, si l’application exige un traitement sur plusieurs plans et l’accès à des zones difficiles, le robot articulé est nettement plus adapté.
Robots articulés vs Delta
Caractéristiques de la cinématique
Les robots Delta sont constitués de plusieurs bras fixés à une plateforme commune, généralement placée au-dessus de la zone de travail. Ils permettent un pick & place extrêmement rapide d'objets légers, mais dans un espace de travail limité. Les robots articulés offrent une portée spatiale plus importante et peuvent manipuler des éléments plus lourds dans plusieurs plans.
Applications et principales différences
Les robots Delta dominent dans les secteurs agroalimentaire, pharmaceutique et électronique, où une trajectoire de mouvement très courte et un rendement élevé sont nécessaires, par exemple pour le tri de petits produits. Les robots articulés sont très performants dans des tâches plus complexes, comme le soudage, l'usinage ou la peinture, avec des charges utiles inaccessibles à la plupart des robots Delta.
Quand choisir ?
Si votre priorité est la vitesse d'emballage ou de tri d'éléments légers, choisissez un Delta. Si vous avez besoin de flexibilité dans les opérations tridimensionnelles et d'une charge plus importante, un robot articulé sera indispensable.
Robots articulés vs gantry (portiques)
Portée et construction
Les systèmes Gantry, ou portiques, sont des robots reposant sur plusieurs axes linéaires, par exemple X, Y et Z, où l’ensemble du « bras » se déplace sur des guides installés au-dessus de la zone de travail. Cette construction permet de couvrir une très grande surface, par exemple tout un atelier, et de déplacer de lourdes charges sur l’axe vertical. Un robot articulé dispose d’un rayon d’action limité autour de sa base. Il offre davantage de liberté autour de la pièce, mais ne couvre pas une surface aussi vaste qu’un Gantry.
Applications et domaines d'avantage
Les Gantry excellent dans les entrepôts grande hauteur, la manutention de pièces lourdes ou l’industrie métallurgique, où il faut déplacer des éléments volumineux et massifs. Le robot articulé est préférable pour les tâches nécessitant des trajectoires plus complexes, par exemple soudage, peinture ou usinage sur plusieurs plans, ainsi que lorsque l’objet est relativement petit et reste dans la portée de ses bras.
Quand choisir ?
Un système Gantry est particulièrement adapté au transport de charges volumineuses ou lorsqu’un seul robot doit desservir plusieurs postes dispersés sur une grande surface. En revanche, si l’objectif est de manipuler des pièces de manière polyvalente selon de nombreux axes et angles, par exemple pour l’assemblage ou le soudage, un robot articulé sera généralement moins coûteux à installer et plus flexible.
Robots articulés vs cobots (collaboratifs)
Travail en zone de sécurité vs coopération avec l'humain
Les robots articulés travaillent généralement dans une zone séparée, protégée par des clôtures ou des barrières immatérielles, car ils peuvent se déplacer rapidement et manipuler des charges importantes. Les cobots, collaborative robots, sont conçus pour travailler côte à côte avec les humains, souvent sans protections supplémentaires. Leurs capteurs intégrés de force et de couple détectent le contact avec l’opérateur et arrêtent automatiquement le mouvement.
Performance et étendue des applications
Les cobots sont idéaux pour les tâches exigeant une interaction directe avec l'humain, par exemple l'assemblage conjoint d'éléments ou des processus où l'opérateur réalise une partie du travail et le robot le soulage des tâches les plus lourdes. Les robots articulés, grâce à leur vitesse plus élevée et leur plus grande charge utile, sont utilisés sur les lignes automatisées de production de masse où la productivité maximale et l'absence d'opérateur dans la zone de travail sont prioritaires.
Quand choisir ?
Si la sécurité de la coopération entre l'homme et la machine est essentielle (par exemple dans une entreprise à petite échelle de production ou avec des changements fréquents d'assortiment), un cobot peut être une excellente solution. Si, en revanche, la priorité est une productivité élevée et la prise en charge de tâches plus lourdes (soudage de structures de grandes dimensions, emballage rapide), le robot articulé l'emporte nettement en termes de possibilités et de cadence de travail.
Les robots articulés sont l'une des solutions les plus populaires de la robotique industrielle et offrent une impressionnante flexibilité de mouvement dans les tâches d'usinage, d'assemblage et de manipulation. Toutefois, dans certaines conditions, par exemple pour coopérer avec un opérateur, manipuler de lourdes charges sur une vaste zone ou réaliser des opérations ultradynamiques dans un plan, d'autres types de robots, comme les cobots, Gantry, Delta ou SCARA, peuvent se révéler plus efficaces.
Nous vous recommandons d'analyser les priorités et les exigences de l'application afin de choisir la technologie la plus avantageuse en termes de fonctionnalité, de coûts et de simplicité de déploiement. En cas de doute, contactez-nous. Notre équipe vous conseillera volontiers dans le choix de la solution la mieux adaptée à vos besoins.
Questions fréquentes
Questions fréquentes sur les robots articulés
Le coût dépend de nombreux facteurs : taille et capacité de charge du robot, entraînements et réducteurs utilisés, nécessité d'intégrer des systèmes de vision ou conditions de travail spécifiques. Le prix des modèles de base peut commencer à plusieurs dizaines de milliers de zlotys, tandis que les modèles plus avancés, à grande capacité de charge et forte précision, peuvent coûter plusieurs centaines de milliers de zlotys.
Les fabricants recommandent généralement des inspections périodiques en fonction du nombre d’heures de fonctionnement, par exemple tous les 6 à 12 mois, au cours desquelles l’état des articulations, roulements, moteurs et systèmes de sécurité est contrôlé. Pour les applications intensives, par exemple le soudage ou l’usinage, des contrôles plus fréquents peuvent être nécessaires.
Plus d'informations dans Maintenance et Modernisation.
Oui, à condition d’utiliser des joints appropriés, des revêtements de protection et un indice de protection (IP) adapté. Dans certains secteurs, par exemple l’agroalimentaire ou la chimie, on utilise également des matériaux spéciaux résistants à la corrosion et faciles à nettoyer.
Généralement oui. Les robots articulés disposent de logiciels flexibles et les fabricants fournissent des environnements prêts à l’emploi pour créer et modifier les trajectoires. Des panneaux « teach pendants » ou des solutions offline CAD/CAM sont souvent utilisés, ce qui accélère le déploiement de nouveaux processus.
Oui. De nombreux modèles articulés atteignent une répétabilité de l'ordre du centième de millimètre. De plus, les servomoteurs et systèmes de commande avancés assurent des mouvements fluides, essentiels lors de la manipulation de composants délicats.
On utilise généralement des protections physiques, des barrières immatérielles, des boutons d’arrêt d’urgence ou des systèmes de vision détectant la présence d’une personne dans la zone de travail. Toute mise en œuvre doit être précédée d’une analyse des risques et respecter les normes ISO 10218.
Souvent oui. Grâce à sa polyvalence, un même robot peut effectuer plusieurs tâches, par exemple le soudage, le service de machines et l'emballage, à condition que ses paramètres de charge utile et de portée ainsi que les séquences de mouvement programmées le permettent.
Oui. La plupart des fabricants proposent une large gamme d’accessoires et de modules pouvant être installés sur le poignet du robot. Il peut s’agir de préhenseurs pneumatiques ou électriques, d’outils de soudage, de capteurs de vision ou de systèmes de mesure.
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- Approche complète Nous proposons non seulement la fourniture de robots, mais aussi leur intégration aux lignes existantes, une assistance à la programmation et des formations pour les employés. Notre équipe d'ingénieurs intervient à chaque étape du déploiement, de la conception jusqu'à la mise en service et au service après-vente.
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