la robotique au service des microtechniques

LA ROBOTIQUE AU SERVICE DES MICROTECHNIQUES

Une approche graduelle par la cobotique pour l’assemblage de haute précision

Introduction rapide

05/06/2013 LA ROBOTIQUE AU SERVICE DES MICROTECHNIQUES

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David HERIBAN

Ingénieur de Recherche CNRS (2005 > 2009)

Président - Fondateur

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

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

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

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

Entre l’Homme et la machine, le robot


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Allier flexibilité, compacité et reproductibilité : mécaniser le bras humain

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

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)

Robotique et intelligence


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- Flexibilité - Analyse

- Rapidité - Précision

Homme = Intelligence

Robot = Mouvement

Collaboration Homme-Robot


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Un concept fondamental mais largement sous exploité :

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

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

La révolution industrielle


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Fabrication sur machine-outils

• Répétabilité

• Apprentissage aisé

• Production moyenne

• Temps d’éxecution

L’informatisation


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Fabrication automatique

• Répétabilité

• Temps d’éxecution réduit

• Production de masse

• Flexibilité limitée

• Investissement

• Formation plus importante

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

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

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

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

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

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

Taille caractéristique : 40 x 40 x 5 µm Force de serrage adaptée Jeu mécanique : 0,2 µm Assistance robotique à la micromanipulation

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

Une approche graduelle par la cobotique pour l’assemblage de haute précision

Merci de votre attention

Des questions ?

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