Simulation dynamique des performances d'arrêt d'un robot industriel pour la conception d'une cellule de travail sûre

La collaboration entre un opérateur et un robot est une caractéristique essentielle de "l'industrie du futur". Cette forme d’interaction soulève des questions en termes de prévention des risques professionnels. Par exemple, comment garantir, dès les premières étapes de la conception d'un poste de travail, que les dispositifs de protection sont correctement choisis, et placés aux distances de sécurité appropriées ? Les méthodes de conception conventionnelles reposent sur l'hypothèse du « pire des cas » (bras étendu avec une charge et une vitesse maximales) pour mettre en œuvre les équipements et les stratégies de sécurité. Ces approches conduisent souvent à une surévaluation des critères de sécurité, généralement une surestimation de la distance minimale homme-robot, ce qui réduit considérablement les performances du système.
La simulation numérique est un outil puissant pour modéliser à la fois les caractéristiques du robot et l'environnement de la cellule de travail. Cependant, les logiciels de simulation fournis par les fabricants de robots sont principalement conçus pour le calcul des trajectoires. Ils ne tiennent donc pas compte de la dynamique du robot dans un scénario de travail réel, ce qui est une question fondamentale pour la simulation des performances d'arrêt et la détermination des distances de sécurité.
Cet article présente une approche visant à simuler l'urgence et l'arrêt contrôlé d'un robot industriel en utilisant l'environnement de simulation open-source ROS/Gazebo. Il décrit les différentes étapes prévues pour simuler le robot et ses dispositifs de protection pour différents scénarios de travail (tâches, charges, vitesses, configurations, etc.). Nous abordons tout d'abord le modèle dynamique du robot et l'identification de ses paramètres. Ensuite, nous illustrons les simulations des performances d'arrêt du robot et l'intégration de ses dispositifs de protection dans la cellule de travail. Enfin, la validation expérimentale par comparaison du comportement mesuré et simulé du robot est démontrée sur le robot ABB IRB 2600.
Grâce à la modularité du logiciel ROS/Gazebo, l'approche proposée est susceptible d'être appliquée à d'autres robots industriels afin de mieux estimer, dès la phase de conception, le choix et le positionnement des moyens de protection d'une cellule de travail robotisée collaborative.