La pince à visser imite deux

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Les chercheurs ont développé un robot effecteur terminal capable de saisir une vis, de la maintenir en place et de l'actionner. Photo fournie par l'Institut coréen de technologie industrielle

La partie vissage de l'effecteur terminal est conçue pour appliquer une force de contact constante sans capteur de force, à l'aide d'une structure de liaison flexible. Photo fournie par l'Institut coréen de technologie industrielle

Pour tester leur effecteur robot de vissage, les chercheurs ont conçu une cellule robotisée pour assembler une chaise en bois. La cellule est équipée de trois cobots. Deux cobots, équipés de pinces standard, maintiennent certaines parties de la chaise en place tandis que le troisième cobot, équipé de l'effecteur terminal de vissage, installe les vis. Photo fournie par l'Institut coréen de technologie industrielle

L'insertion est un processus en cinq étapes : déterminer la position et la taille de la vis ou de la cheville à l'aide de la vision industrielle ; saisir la pièce ; alignez la pièce avec l'embout de tournevis ou la pointe d'insertion ; alignez la pièce avec le trou ; et enfoncez la vis ou enfoncez la cheville. Photo fournie par l'Institut coréen de technologie industrielle

Un lien flexible est monté de part et d'autre du doigt de vissage. Sa forme en fait un élément conforme. Le lien flexible permet au conducteur de maintenir la force de contact sans contrôleur de force précis. Photo fournie par l'Institut coréen de technologie industrielle

Pour automatiser une tâche d'assemblage nécessitant deux mains, les ingénieurs ont deux options : un robot équipé d'un changeur d'outils ou deux robots. Maintenant, il pourrait bientôt y avoir une troisième option. Nous avons développé un outil unique en bout de bras qui peut simultanément maintenir en place une pièce, telle qu'une cheville ou une longue vis, et l'installer en même temps.

L’assemblage de meubles est un bon exemple d’application qui pourrait bénéficier d’un tel effecteur final. Considérez le processus d'assemblage d'une chaise typique d'IKEA. De nombreuses étapes consistent à tenir une pièce, comme une jambe, tout en insérant une autre pièce, comme une cheville ou une vis. Il serait considérablement inefficace d’automatiser chaque étape d’assemblage à l’aide de plusieurs robots.

Les pinces standard à deux ou trois doigts n'ont pas les degrés de liberté ou le contrôle nécessaires pour effectuer les trois tâches : saisir une vis, la maintenir en place et l'enfoncer.

Plusieurs études ont envisagé l'utilisation d'une pince anthropomorphe pour de telles tâches. Grâce à leur configuration articulaire similaire à celle de la main humaine, ces pinces offrent un haut degré de liberté et de polyvalence. Une étude a montré qu'une telle pince pouvait être utilisée pour tourner une clé hexagonale, à condition que l'outil soit déjà en prise avec l'attache. La pince n'a pas pu effectuer l'intégralité du processus de vissage.

Nous avons conçu une pince de vissage robotisée qui imite l'assemblage à deux mains par une personne.

Pour manipuler de petits objets, les gens utilisent une pince. Pour les objets volumineux ou nécessitant une force importante, ils utilisent une prise électrique. La manipulation manuelle est essentielle pour le pincement. En revanche, une prise électrique tourne ou change de direction à l’aide des poignets ou des bras, car les degrés de liberté des doigts sont limités. Pour enfoncer une vis, une personne pince la vis avec deux ou trois doigts pour l'aligner avec le tournevis et le trou. Puis, de l'autre main, il utilise une poignée mécanique pour enfoncer la vis avec un outil.

Notre pince à visser remplit ces deux fonctions simultanément. Un seul effecteur terminal est divisé en deux parties : une pour saisir la vis et une autre pour l'enfoncer.

La partie de préhension peut saisir des objets tels que des vis et des chevilles. Il comprend deux doigts et une configuration commune de roulis-lacet-pas-pas. L'articulation de lacet joue le rôle de pronation et de supination du poignet humain. Le joint à rouleau permet à la fois des mouvements de pincement et de levage. Le bout des doigts présente une rainure en forme de V pour manipuler de petits objets cylindriques, tels que des vis. La rainure permet d'aligner la vis dans le sens vertical sans manipulation supplémentaire. Cela empêche également la vis de glisser.

Pour enfoncer une vis, une personne saisit un outil et le fait tourner à l'aide de son poignet ou de son bras. En même temps, il appuie sur la fixation avec suffisamment de force pour que l'outil ne se détache pas de la tête de vis. La partie vissage de notre effecteur final remplit ce rôle à l'aide d'un doigt, d'un moteur de vissage et d'un lien flexible.