Étude et développement d'un mécanisme parallèle entraîné par des câbles dédié à de la collaboration humain-robot et appliqué dans un contexte industriel 4.0

 

Ramy Meziane

Cégep de Sept-Îles

 

Domaine : techniques, mesures et systèmes

Programme de recherche pour les chercheurs de collège

Concours 2019-2020

Le développement de manipulateurs industriels sériels semble atteindre des limites en termes de performance et d'amélioration. Les mécanismes parallèles entraînés par des câbles (MPEC) sont une solution adaptée afin d'améliorer ou d'optimiser un procédé industriel. Ils ont l'avantage de produire des déplacements dynamiques dans un large espace de travail contrairement aux robots sériels. Ces derniers, ont généralement une inertie importante qui limite l'accélération et les mouvements dynamiques, de plus ils sont limités à une zone de travail restreinte. Par ailleurs, les nouveaux besoins industriels demandent plus de réactivité et de flexibilité dans les chaines de production afin de permettre par exemple la modification rapide des caractéristiques des produits. Une des solutions consiste à réunir les qualités humaines avec celles du mécanisme dans un même espace de travail. Par ce fait, les MPEC collaboratifs constituent un des éléments à fort potentiel dans le développement de l'industrie 4.0. Plusieurs applications en collaboration sont envisageables comme l'analyse de la qualité d'un produit, le déplacement de charge lourde, l'assemblage et le soudage. Un seul MPEC collaboratif pourrait par exemple être utilisé pour ces applications industrielles, réduisant ainsi les coûts d'instrumentation (problématique majeure de l'industrie 4.0). Ce projet propose le développement d'un MPEC collaboratif appliqué au secteur industriel. Il propose aussi l'étude et l'intégration d'une commande interactive afin d'améliorer la sécurité et l'intuitivité des personnes qui interagissent avec le MPEC. L'objectif stratégique consiste à utiliser ce prototype pour démontrer les capacités du Cégep de Sept-Îles et l'intérêt (utilisation, faisabilité, avantage) industriel d'un tel système pour ainsi générer d'autres projets de recherche à plus grande échelle et ultimement contribuer à l'essor de cette technologie dans l'industrie locale.

L'objectif scientifique est de contribuer à l'avancement du domaine en améliorant une stratégie de commande permettant de gérer les inférences entre les câbles et les collisions entre les câbles et la plateforme mobile lors de l'interaction physique avec le mécanisme. L'objectif technique général est de développer l'expertise du Cégep sur les mécanismes parallèles entraînés par des câbles.

La réalisation du projet est portée sur une période de trois ans et divisée principalement en trois grandes parties : l'analyse mathématique avec des simulations dynamiques, la conception mécatronique et le développement de la stratégie de commande. L'achèvement de ce projet permettra, entre autres, de démontrer l'intérêt de ce type de mécanisme dans un procédé industriel (réduction des besoins d'instrumentation, inspection de pièces, de produits, détection de bris, de ralentissement, maintenance prédictive, etc.). Par ailleurs, l'introduction des MPEC au Cégep de Sept-Îles contribuera au développement des connaissances des étudiants à travers des projets d'équipes supervisés par des enseignants. Cette réalisation apportera une nouvelle expertise au Cégep dans le domaine de la robotique collaborative et l'automatisation industrielle de type 4.0, ce qui permettra de positionner le Cégep comme un acteur crédible dans le domaine. Au niveau scientifique, le projet comprend deux contributions majeures au domaine des MPEC, en plus d'ouvrir la voie à un programme de recherche sur le sujet au Cégep, où de nouvelles collaborations et partenariats de recherches industrielles pourront être envisagés.