Comment fonctionne la robotique ?

Les robots sont des machines programmables capables d’effectuer une succession d’actions de manière autonome ou semi-autonome. Ils interagissent avec la planète physique par le biais de capteurs et d’actionneurs. Étant reprogrammables, ils sont plus flexibles que les machines à fonction unique.

La robotique est un département de sciences appliquées qui s’occupe de la conception, de la production et de l’utilisation de systèmes techniques automatisés, les robots.

Les robots sont manipulateurs et mobiles :

Un manipulateur à plusieurs degrés de mobilité et un dispositif logiciel sont responsables de l’exécution des actions d’un robot manipulateur. Les robots de manipulation sont largement utilisés dans les industries de la construction de machines et de la fabrication d’instruments. Un robot mobile est plus mobile qu’un robot manipulateur, car il possède un châssis mobile avec des entraînements contrôlés automatiquement, les « muscles » des robots.

La classification de la robotique mobile par type de mouvement Les robots modernes, créés sur la base des dernières avancées de la science et de la technologie, sont utilisés dans toutes les sphères de l’activité humaine.

Le système de contrôle du robot implique tout un ensemble d’algorithmes, grâce auxquels certaines tâches sont résolues. Dans le travail du robot, il y a un échange constant de données entre les capteurs et l’unité centrale de traitement.

Les algorithmes et les logiciels sont créés par l’homme. Un manipulateur est utilisé pour le contact physique avec des objets de l’environnement extérieur. Cet élément est facultatif.

En règle générale, le manipulateur ne fait pas partie du châssis/corps du robot. Il est utilisé pour résoudre des problèmes spécifiques dans diverses industries. Le châssis du robot est également facultatif et n’est disponible que pour les robots qui doivent se déplacer dans l’espace. Les roues sont le moyen de transport le plus couramment utilisé.

Les composants d’un robot :

Le corps de la plupart des robots se compose de parties mobiles et fixes séparées. En voici les principales :

• Le contrôleur interne : Chaque robot est équipé d’un contrôleur, un système d’exploitation informatique. Le contrôleur est le cerveau de tout robot. Il contient toutes les informations dont vous avez besoin pour effectuer des tâches et des instructions.
• La source d’énergie : Les robots ont besoin d’une source d’alimentation. Certains fonctionnent sur piles. D’autres sont équipés de cellules solaires qui convertissent la lumière du soleil en énergie. Les robots mécaniques sont remontés à l’aide d’un mécanisme à ressort.
• La télécommande : Les robots qui fonctionnent sur d’autres planètes, comme le rover, sont équipés de contrôleurs internes, mais ils peuvent également être contrôlés depuis la Terre.
• Les capteurs de lumière et de son : Avec leur aide, le robot peut reconnaître la lumière provenant d’objets, déterminer les ondes sonores. Cette fonction permet soit de contourner divers objets, soit d’aller vers eux. En outre, un dispositif de reconnaissance vocale peut être intégré dans le corps du robot, à l’aide duquel une personne donne des ordres verbaux à la machine.
• Les capteurs de pression : Certains robots sont équipés de capteurs de pression qui imitent le sens du toucher. Ces capteurs ont deux objectifs : ils indiquent au robot qu’il a heurté un objet et qu’il doit changer de direction, et ils lui permettent également de bien saisir et ramasser un objet.
• Les actionneurs sont les « muscles » des robots : Les moteurs électriques sont actuellement les moteurs les plus populaires dans les entraînements.

Nous listons toutes les principales options des composants de la robotique :

• Les moteurs à courant continu : La plupart des robots utilisent actuellement des moteurs électriques, qui peuvent être de plusieurs types.
• Les moteurs pas à pas : Les moteurs pas à pas ne tournent pas librement comme les moteurs à courant continu. Ils tournent pas à pas jusqu’à un certain angle sous le contrôle du contrôleur. Cela élimine le besoin d’un capteur de position, puisque le contrôleur sait exactement jusqu’où le virage a été effectué.
• Les moteurs piézo : Une alternative moderne aux moteurs à courant continu sont les moteurs piézo, également appelés moteurs à ultrasons. Le principe de leur fonctionnement est complètement différent : de minuscules pattes piézoélectriques vibrant à une fréquence de plus de 1000 fois par seconde, font bouger le moteur en cercle ou en ligne droite. Les avantages de tels moteurs sont une résolution nanométrique, une vitesse et une puissance élevées, sans commune mesure avec leur taille. Les moteurs piézo sont déjà disponibles dans le commerce et sont également utilisés dans certains robots.
• Les muscles aériens : Les muscles aériens sont un dispositif simple mais puissant pour fournir une traction. Lorsqu’ils sont pompés avec de l’air comprimé, les muscles peuvent se contracter jusqu’à 40 % de leur longueur. La raison de ce comportement est le tissage visible de l’extérieur, qui rend les muscles soit longs et fins, soit courts et épais. Comme leur fonctionnement est similaire à celui des muscles biologiques, ils peuvent être utilisés pour produire des robots avec des muscles et des squelettes similaires à ceux des animaux.
• Les polymères électroactifs : Les polymères électroactifs sont un type de plastique qui change de forme en réponse à une stimulation électrique. Ils peuvent être conçus de manière à pouvoir se plier, s’étirer ou se contracter. Cependant, il n’existe actuellement aucun EAP adapté à la production de robots commerciaux, car tous sont inefficaces ou fragiles.
• Les nanotubes élastiques : Il s’agit d’une technologie expérimentale prometteuse à un stade précoce de développement. L’absence de défauts dans les nanotubes permet à cette fibre de se déformer élastiquement de quelques pourcents. Le biceps humain peut être remplacé par un fil de ce matériau d’un diamètre de 8 mm.

La robotique combine différentes disciplines telles que la mécanique, l’électronique, l’informatique, l’intelligence artificielle, l’ingénierie de contrôle et la physique. Les autres domaines essentiels de la robotique sont l’algèbre, les robots programmables, l’animatronique et les machines à états.

De plus, la robotique peut sembler plus intéressante qu’autre chose : concevoir un robot, c’est presque comme créer une nouvelle créature, fût-elle électronique, ce qui, bien sûr, est attrayant. Cependant, dans cette industrie, tout peut être difficile, surtout au début. En collaboration avec des experts, nous essaierons de comprendre pourquoi la robotique est nécessaire et comment l’aborder.