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Un microrobot Delta

Mirel Scherer

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Un microrobot Delta

Les micromoteurs sont attachés aux éléments de support et couplés directement avec les bras du robot sans mécanisme de transmission.

© D.R.

Prêt à être installé dans l'industrie, ce dispositif extrêmement véloce et précis est destiné à la fabrication de microsystèmes.

Delta Pocket ou Delta de poche : le nom de ce robot lui va comme un gant. En effet, le système développé par le Centre suisse d'électronique et de microtechnique (CSEM) dans ses laboratoires d'Alpnach (Suisse) est, selon ses développeurs, le plus petit robot de ce type au monde. « Notre activité de prospection industrielle démontre que de nombreux robots disponibles sur le marché sont trop grands par rapport aux microsystèmes qu'ils doivent assembler », constate Mathias Krieger, responsable marketing du CSEM.

Rigidité et légèreté de la cinématique parallèle

Basés sur la structure Delta, les robots conçus par le centre suisse, dont celui de poche est le dernier-né, profitent de la rigidité et de la légèreté de cette cinématique parallèle. « Ces microrobots sont destinés à des applications qui nécessitent des mouvements à grande vitesse avec des accélérations très importantes », précise l'expert suisse. Parmi les applications dans lesquelles le robot de poche, dont l'aire de travail est de 60 x 60 x 30 mm, fera merveille (les premières installations, en cours actuellement, sont confidentielles) figurent aussi bien l'industrie horlogère que celle d'assemblage des micromoteurs ou des microcapteurs. « Le champ d'application est très vaste et reste à défricher », ajoute cependant Mathias Krieger en prenant l'exemple de la manipulation des cellules biologiques ou de la fabrication des éléments de micro-optique. Un des avantages étant le peu d'espace dont ils ont besoin et donc, la réduction des coûts qui en résulte. Un atout qui le place comme un équipement idéal pour les salles propres indispensables, par exemple, dans l'industrie électronique.

Un système piloté en temps réel

Mais quelle est la technologie mise en oeuvre pour arriver à cet exploit ? Bien sûr, l'architecture Delta avec sa structure allégée est incontournable. Tout comme les matériaux composites, très légers et rigides, utilisés pour les éléments mobiles du robot. « Un des défis que nous avons dû affronter dans la conception et le calcul de ces robots a été cependant la mise au point des moteurs », souligne le responsable du CSEM. Pourquoi ? « Tout simplement, parce que leurs lois de mise à échelle ne sont pas très favorables à la miniaturisation. » Et c'est là qu'intervient la structure parallèle qui permet aux moteurs d'être attachés aux éléments de support et de ne pas se déplacer avec le robot. Autre astuce : les moteurs sont couplés directement avec les bras du robot sans aucun mécanisme de transmission. Ce qui élimine les jeux et les phénomènes d'élasticité.

Le système est piloté par un PC classique qui se connecte à une caméra Web ou à un autre PC via une interface Ethernet. Le CSEM a développé un logiciel de pilotage temps réel basé sur le langage Java qui intègre plusieurs modules dont un serveur Web embarqué. L'utilisateur a le choix entre un système d'exploitation QNX RTOS 6.3 ou Linux 2.6.

D'autres voies de développement sont testées actuellement par les spécialistes du CSEM. « On peut imaginer aisément la mise au point d'une micro-usine qui intégrerait dans une "microboîte" le robot de poche, un système transfert et un dispositif de chargement/déchargement de pièces. L'intégration de plusieurs robots de ce type peut aussi donner naissance à de nouveaux concepts de lignes d'assemblages automatisés », conclut l'ingénieur.

LE DÉFI

Réaliser un équipement automatique capable d'assurer des micro-assemblages avec précision et à grande vitesse.

LA SOLUTION

Un microrobot à architecture parallèle Delta qui développe des accélérations jusqu'à 98 m/s2, une vitesse supérieure à 3 cycles/s et une précision de répétabilité meilleure que 2 µm.

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