enveloppe de travail

L'enveloppe de travail d'un robot est le volume tridimensionnel dans l'espace que n'importe quelle partie du robot peut atteindre en déplaçant ses articulations sur toute leur plage de mouvement. Pour un bras industriel, c'est la limite de toutes les positions atteignables par l'effecteur terminal (outil ou pince) lorsque chaque articulation se déplace à sa limite dans toutes les directions. La forme et la taille de l'enveloppe dépendent entièrement de la conception cinématique du robot : longueur du bras, nombre d'articulations et limites de déplacement des articulations.

L'enveloppe de travail est rarement une forme simple. Un bras robotique à six axes génère généralement une enveloppe qui ressemble à peu près à une sphère avec des morceaux retirés, car certaines combinaisons d'articulations en obstruent physiquement d'autres ou placent le bras dans des singularités où il ne peut pas se déplacer en douceur. Certaines régions près de la base du robot sont inaccessibles parce que le bras se replie sur lui-même. Inversement, atteindre loin dans les coins de l'enveloppe exige souvent que le bras approche des singularités où de petits mouvements de l'effecteur terminal exigent de grands mouvements saccadés des articulations.

Comprendre l'enveloppe de travail est essentiel pour la conception de la cellule. L'équipement, les bacs à pièces et les produits finis doivent être positionnés à l'intérieur de l'enveloppe pour que le robot puisse les manipuler sans repositionner le robot lui-même ou sans dépendre de positionneurs externes. Si une tâche nécessite l'accès à des points en dehors de l'enveloppe naturelle, le travail doit être amené au robot par des convoyeurs, des montages ou des tables tournantes. Les spécifications du catalogue d'un robot incluent toujours les dimensions de l'enveloppe, souvent indiquées comme portée maximale (généralement mesurée à partir de la base du robot) et plage de hauteur.

L'enveloppe de travail pratique est plus petite que la portée maximale théorique. La capacité de charge utile diminue souvent fortement à la limite de l'enveloppe car le bras est entièrement étendu et toute charge crée un couple au niveau des articulations. De plus, la hauteur de montage, le cheminement des câbles et les obstacles proches (murs, machines, travailleurs) réduisent l'enveloppe utilisable sur le site de production. Un fonctionnement sûr nécessite une zone tampon autour des obstacles ; un programmeur en tient compte lors de la planification des trajectoires.

Différents types de robots ont des enveloppes distinctement différentes. Un robot delta (trois bras se déplaçant en parallèle) a une enveloppe en forme de dôme, idéale pour la prise rapide dans un encombrement compact. Un bras SCARA a une enveloppe cylindrique adaptée à l'assemblage sur table. Les bras articulés ont des enveloppes à peu près sphériques mais avec d'importantes zones mortes près de la base. Choisir le bon type de robot pour une tâche signifie faire correspondre la géométrie de la tâche à la géométrie de l'enveloppe.