Robot KUKA KMR iiwa

LBR iiwa et KMR iiwa, les robots de KUKA dédiés à la collaboration homme-robot

L’entreprise allemande KUKA, leader des robots industriels, a frappé fort dans le domaine de la robotique collaborative avec ses robots LBR iiwa et KMR iiwa. Ces assistants mécatroniques se distinguent par leur flexibilité et leur modularité. Ils sont conçus pour assurer la sécurité des opérateurs humains qui évolueraient à leur proximité voire à leur contact. Faisons plus ample connaissance avec ces robots pensés pour l’industrie 4.0.

UN NOUVEAU TYPE DE ROBOTS POUR L’INDUSTRIE

KUKA a lancé une gamme de robots désignés par l’acronyme iiwa qui signifie « intelligent industrial work assistant » soit « assistant de travail industriel intelligent » en français. Cette désignation définit clairement le rôle de ces robots: effectuer des tâches en collaboration avec l’homme. On ne remplace pas l’humain par la machine mais on permet plutôt à l’employé de travailler plus vite et mieux. Cette optimisation concerne non seulement la productivité d’un poste de travail mais aussi sa fiabilité et son ergonomie. L’assistance d’un robot lors de tâches répétitives ou pénibles peut par exemple réduire le risque de troubles musculosquelettiques.

Le robot KUKA LBR iiwa
Des robots conçus pour travailler en étroite collaboration avec l’humain

Contrairement aux robots industriels classiques, ces robots collaboratifs ou « cobots » ne sont pas entourés de barrières matérielles ou immatérielles.  Ils travaillent en effet à proximité immédiate d’humains, voire à leur contact. C’est pourquoi ces robots ont été conçus afin d’assurer la sécurité des opérateurs. Afin de ne présenter aucun danger, ils sont équipés de capteurs de couple intégrés dans chacun des axes. Ces capteurs permettent aux robots LBR iiwa et KMR iiwa de détecter un contact imprévu et de réduire immédiatement leur force et leur vitesse. On évite ainsi les accidents liés à des chocs. Mieux encore, ces robots intègrent une fonction anti-écrasement: lorsqu’il y a un contact avec une partie du corps humain, ils s’arrêtent puis reculent afin de permettre un dégagement rapide.

Grâce à sa régulation de position et de compliance, le bras robotisé peut manipuler des objets fragiles sans les détériorer

Les robots LBR iiwa et KMR iiwa peuvent travailler à proximité d’une personne sans risque pour sa sécurité. Mais la collaboration peut aller plus loin: ces cobots peuvent être programmés par apprentissage. Autrement dit, il suffit de les guider sur une trajectoire et de leur apprendre des positions en marquant des pauses. On peut donc leur indiquer très simplement une position à mémoriser. Voyons maintenant quelques caractéristiques des deux versions du concept « assistant de travail industriel intelligent » de KUKA.

LBR iiwa: UN BRAS AUX CARACTÉRISTIQUES ÉTONNANTES

Le robot LBR iiwa est un bras comportant 7 axes qui est capable d’atteindre une même position avec différentes configurations. Cette flexibilité du robot lui permet d’évoluer dans un espace confiné, d’autant plus qu’il a un faible encombrement. On peut donc intégrer le LBR iiwa dans une chaine de production existante. De plus, ce robot ne pèse que 30kg dans sa plus grande version en raison de l’utilisation de matériaux légers dans sa fabrication. En fait, on estime que la réduction de poids est de 75% par rapport aux autres bras robotisés de taille équivalente! On comprend pourquoi ce robot a pour nom LBR qui vient de l’allemand « Leichtbauroboter » et qui signifie « robot léger ».

Vue globale du robot LBR iiwa
Le robot KUKA LBR iiwa possède 7 axes lui permettant de nombreuses configurations

Bien que léger le LBR iiwa est capable de soulever jusqu’à 14kg suivant sa configuration. KUKA est la première entreprise à proposer un robot réussissant une telle prouesse. L’électronique étant intégrée à sa mécanique, le LBR iiwa est capable de détecter le moindre contact avec un objet. Grâce à sa régulation de position et de compliance, le bras robotisé peut aussi manipuler des objets fragiles sans les détériorer. En effet, le robot maîtrise l’effort qu’il exerce sur la matière et est à même de déplacer un matériau souple sans dommages. Sa précision de positionnement peut être de ±0,1mm. Le cobot effectue donc avec une grande fiabilité des tâches complexes d’assemblage. Parmi ses nombreuses missions peuvent figurer l’assemblage précis de pièces mécaniques, la mise en place de pièces souples et d’autres tâches ultrasensibles en étroite collaboration avec l’humain.

Ce collaborateur mécatronique est programmé en Java, langage de programmation bien connu. Il peut être monté sur une servante à roulettes: la plateforme mobile « flexFELLOW ». Le LBR iiwa peut ainsi être déplacé et rapidement acheminé vers un site d’opération. Précision enfin que ce robot léger conçu pour les tâches de montage sensitives est disponible en deux versions: LBR iiwa 7 R800 et LBR iiwa 14 R820.

CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES DU LBR iiwa

Le tableau ci-dessous détaille quelques-unes des caractéristiques techniques des LBR iiwa 7 R800 et LBR iiwa 14 R820. Lorsque le modèle n’est pas spécifié, les spécifications sont communes.

Dimensions Empreinte: 136mm de largeur
Poids
LBR iiwa 7 R800: 23,9kg

LBR iiwa 14 R820: 30kg

Charge totale nominale LBR iiwa 7 R800: 7kg

LBR iiwa 14 R820: 14kg

Portée max. LBR iiwa 7 R800: 800mm

LBR iiwa 14 R820: 820mm

Mouvements 7 axes pouvant être commandés
Capteurs Capteurs de couple articulaires sur chaque axe
Source d’énergie Alimentation électrique (220V)
Connexion électrique ou pneumatique pour les préhenseurs ou les effecteurs
Répétabilité de position LBR iiwa 7 R800: ±0,1 mm

LBR iiwa 14 R820: ±0,15 mm

Positions de montage Mur / Plafond / Sol
Indice de protection IP 54
Programmation Java / Possibilité de programmation par apprentissage

KMR iiwa: LE ROBOT LBR COMBINÉ À UNE PLATEFORME AUTONOME MOBILE

Avec la solution KMR iiwa, KUKA propose un robot capable de se déplacer tout seul et de venir approvisionner un poste de travail ou de compléter une chaîne de production. Ce robot mobile autonome peut être un atout non négligeable pour les entreprises qui ont besoin de flexibilité. Il permet de réaliser de façon plus simple et rapide les changements de configuration d’une ligne de production consécutifs à la fabrication d’un nouveau produit. Le KMR iiwa est l’association du robot léger LBR iiwa et d’une plateforme mobile autonome. Cette combinaison est configurable suivant les demandes du client. Pour effectuer ses tâches tout en étant mobile, le robot tire son énergie de batteries lithium-ion. Ayant déjà évoqué les caractéristiques du LBR iiwa, nous allons nous concentrer sur la plus-value apportée par la plateforme mobile.

Le robot KUKA KMR iiwa
Le robot KUKA KMR iiwa associe le bras LBR iiwa et une plateforme mobile

Commençons par donner la signification de l’acronyme KMR: « KUKA Mobile Robotics » ou « Robotique mobile KUKA » en français. La mobilité est effectivement l’atout de ce robot: il peut se déplacer dans une usine sans risque grâce à son scanner laser. Tout commence lorsque ce robot mobile reçoit ses ordres via Wi-Fi. La plateforme crée ensuite une carte de son environnement et se localiseen temps réel en utilisant les informations fournies par son scanner laser et ses capteurs de roue. Bien sûr, la réaction du robot en cas de détection d’obstacle (personne ou objet) dépend de la programmation des zones de sécurité via les capteurs lasers Sick. En cas d’obstruction imprévue sur sa trajectoire, grâce aux algorithmes implantés, le KMR iiwa évite l’obstacle  et cherche un nouveau chemin pour se rendre au lieu prévu.

Le robot mobile KUKA KMR iiwa dans une usine
Le robot mobile KUKA KMR iiwa peut se déplacer en toute autonomie

La plateforme peut aussi être qualifiée de mobile en raison de son mode de déplacement. Elle se meut grâce à quatre roues spécialement conçues. Chaque roue se compose de deux jantes entre lesquelles neuf rouleaux sont montés avec un angle de 45 degrés autour de l’axe. Chacune d’entre elles est entraînée par un moteur électrique. Les roues sont donc indépendantes et peuvent tourner à des vitesses différentes. Le robot KMR iiwa est ainsi capable de se déplacer en diagonale et de manière circulaire. Ses capacités d’évolution et sa précision de positionnement pouvant aller jusqu’à ±1mm permettent à cette plateforme mobile de s’insérer rapidement dans un process. Le KMR iiwa répond ainsi aux exigences de l’industrie 4.0.

CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES DU KMR iiwa

Voici quelques caractéristiques du KMR iiwa.

Dimensions Plateforme: 70cm de haut, 108cm de long et 63cm de large
Poids
Plateforme: 390kg sans LBR iiwa, 420kg avec LBR iiwa
Source d’énergie Batteries lithium-ion
Capteurs Roues: capteurs intégrés

Bras: capteur de couple dans chacun des axes

Plateforme: scanner laser

Déplacement Vitesse en ligne droite: 3,6km/h max

Vitesse en diagonale: 2km/h max

Roues 25cm de diamètre

POUR PLUS D’INFORMATIONS SUR LES ROBOTS LBR iiwa ET MKR iiwa

Voici le site internet de KUKA: https://www.kuka.com/

Cyril Mottet

©univrobot

Crédit photo: KUKA Aktiengesellschaft avec son aimable autorisation

Crédit vidéo: KUKA Aktiengesellschaft avec son aimable autorisation

Dernière mise à jour: 25 octobre 2017

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