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The involvement of industrial robotic arms in different manufacturing applications is going through an ever-changing era. These devices which were once only used in applications based on their acceptable repeatability are now taking place of dexterous human operators or rigid machining devices in high precision manufacturing tasks. However, the inherited shortcomings of these structures require further investigations to ensure acceptable performance. In this thesis, efforts were dedicated firstly to observe the contribution of different error sources in robotic involved manufacturing. The main contributors to the robot inaccuracy were investigated for identification and compensation processes. An elastostatic model of an industrial robot is generated. A novel method in identifying joint transmission errors is addressed capable of massively reducing the identification time. To enhance the workpiece quality in robotic-based honeycomb ultrasonic machining process, a new approach to integrate tool compliance behaviour with the one of robot structure is proposed. A detailed procedure of developing the machining force model and geometrical error measurement is also presented for this machining process. To reduce the effect of non-geometrical error sources, an optimization process is executed for optimal placement of workpiece in robot workspace.
L'amélioration des performances des robots est un enjeu important dans le domaine industriel. Les objectifs visés sont l'augmentation de l'espace de travail, de la capacité de charge transportable, de la vitesse de travail et de la précision du robot. Pour atteindre ces objectifs, il faut en général augmenter la rigidité, diminuer la masse et augmenter la capacité d'amortissement du robot. Les robots actuels sont généralement fabriqués en métaux : aluminium ou acier, ce qui limite leurs performances en raison des faibles capacités d'amortissement des vibrations de ces matériaux. Les matériaux composites présentent l'avantage de combiner des matériaux différents, ce qui conduit à une variété de leurs performances. Parmi les types de renforts, les fibres de carbone présentent un module d'élasticité élevé permettant la conception de pièces de grandes rigidités statiques mais elles possèdent une faible capacité d'amortissement. Les fibres végétales, par contre, possèdent une faible densité, de bonnes propriétés spécifiques et des capacités d'amortissement élevées. Cette thèse porte sur l'amélioration des performances d'un robot parallèle 3CRS en utilisant des matériaux composites pour reconcevoir des pièces initialement fabriquées en aluminium. La thèse commence d'abord par une caractérisation des comportements statiques et dynamiques du robot initial constitué de bras en aluminium. Ensuite, la forme des segments des bras robotiques est optimisée par rapport aux sollicitations mécaniques sur le robot. Un nouveau composite stratifié hybride renforcé par des fibres de carbone et des fibres de lin est alors proposé. Cette combinaison permet d'allier les avantages des deux types de fibres dans un composite pour le dimensionnement des composants sous sollicitation élevée. La structure de ce nouveau composite a été optimisée puis un segment est fabriqué pour valider la conception. Finalement, l'étude du nouveau robot avec des bras en matériaux composites a été réalisée, les résultats montrent que la rigidité du robot augmente, sa masse diminue légèrement et sa capacité d'amortissement augmente considérablement par rapport au robot initial. Donc, l'application du composite stratifié hybride peut améliorer les performances statiques et dynamiques et augmenter significativement la précision en fonctionnement du robot 3CRS.
Les robots poly-articulés industriels sont un moyen de production moins couteux que les machines outils. De part leur structure, ils sont moins rigides, mais ils disposent d'une agilité et d'une zone de travail plus importante. L'exploitation de ces avantages pour la réalisation de certaines opérations continues, comme l'usinage par exemple, fait l'objet d'une demande croissante de l'industrie manufacturière. Ces nouvelles applications des robots poly-articulés pour l'usinage nécessitent de progresser sur le front de l'amélioration de la précision statique et dynamique de ces structures. Ainsi, afin d'améliorer la précision des robots, nous avons développé dans ce travail de thèse une méthode de planification de trajectoire basée sur l'interpolation paramétrique des courbes géométriques. Cette méthode permet de maîtriser le positionnement et la cinématique de l'outil pour les applications nécessitant un suivi de profil continu et notamment pour l'usinage. Nous proposons ainsi de qualifier les différentes souplesses des robots industriels 6 axes afin de déduire une cartographie de rigidité dans l'espace de travail cartésien. Une méthode exploitant cette cartographie permettant l'optimisation de la configuration géométrique du robot pour l'usinage est présentée. Les souplesses axiales des articulations sont intégrées dans un modèle élasto-statique utilisé pour la commande. Ce modèle permet d'anticiper les déviations statiques induites par ces souplesses articulaires. Enfin, nous mettons en évidence les défauts de transmission associés aux chaînes cinématiques des axes du robot. Nous montrons que ces défauts sont à l'origine d'une erreur de position au niveau de l'organe terminal de l'ordre de quelques dixièmes de millimètre. Un protocole d'identification de ces défauts est proposé. Ces défauts sont modélisés.
This volume contains the selected papers of the first I.D.M.M.E. conference on 'Integrated Design and Manufacturing in Mechanical Engineering', held in Nantes from 15-17 April 1996. Its objective was to discuss the questions related to the definition of the optimal design and manufacturing processes and to their integration through coherent methodologies in adapted environments. The initiative of the Conference and the organization thereof, is mainly due to the efforts of the french PRIMECA group (Pool of Computer Resources for Mechanics) started eight years ago. We were able to attract the internationru community with the support of the International Institution for Production Engineering Research (C.I.R.P.). The conference brought together two hundred and fifty specialists from around the world. About ninety papers and twenty posters were presented covering three main topics : optimization and evaluation of the product design process, optimization and evaluation of the manufacturing systems and methodological aspects.
In this technical age, wood-machining has largely remained an art for a lack of scientific investigation in this field. An Analysis of the Wood-Cutting Process was prepared to provide a basic understanding of wood-cutting and in particular of parallel-grain wood-cutting. Norman C. Franz is an Associate Professor of Wood Technology in the School of Natural Resources at the University of Michigan. The wood-cutting process is defined in terms of the interactions between wood properties, cutting geometry, and the friction between the chip and the tool. In continuous observations, three basic types of chip were identified--each having generated a related quality of surface. In the analysis of the mechanics of chip formation, the book describes the determination of machining efficiency and surface quality; by demonstrated calculations of optimum cutting angles for given wood properties, an equation is derived for the control of surface quality in wood-cutting.
Gathering presentations to the First International Conference on Cable-Driven Parallel Robots, this book covers classification and definition, kinematics, workspace analysis, cable modeling, hardware/prototype development, control and calibration and more.
"A new novel from the author of Oleander Girl, a novel in stories, built around crucial moments in the lives of 3 generations of women in an Indian/Indian-American Family"--