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Le bon déroulement de ces tâches dépend de la précision de commande des manipulateurs robotisés pour assurer la dextérité voulue. Avec plus de 250 000 robots en service dans le monde, les ingénieurs du département Robotique d´ABB mesurent les défis posés par la conception et la commande de manipulateurs robotisés. Leur processus de conception comporte des tests rigoureux à l´aide de modèles de simulation qu´ils avaient mis au point au moyen d´outils non conviviaux. Ce processus fastidieux les a incités à rechercher une meilleure solution.En collaboration avec une équipe de recherche de L’Université de Linköping en Suède via le Centre d’excellence industrielle LINK-SIC, les ingénieurs du département Robotique d´ABB à Västerås (Suède) ont entrepris d´évaluer l´utilisation de MapleSim, la plate-forme de simulation et de modélisation hautes performances de Maplesoft, afin d´une part de développer des modèles de manipulateurs extrêmement fidèles comportant des articulations souples, des engrenages et des frottements dynamiques et, d´autre part, de déterminer la facilité avec laquelle les modèles sont susceptibles d´être exportés et intégrés à d´autres outils logiciels de simulation ou de développement d´organes de commande.

Leur objectif était de créer des modèles extrêmement fidèles, suffisamment réalistes pour reproduire le fonctionnement d´un manipulateur réel, tout en étant capable de lancer des simulations sur un ordinateur de bureau standard. Certes, le processus mis en oeuvre précédemment, consistant à dériver des modèles au moyen de méthodes comme la formulation d´Euler-Lagrange, donnait de bons résultats ; cependant, l´interface graphique de MapleSim éliminait le besoin de dériver et de manipuler des équations, ce qui réduisait considérablement le temps nécessaire à la modélisation d´un manipulateur.

Grâce à la riche bibliothèque de composants intégrés de MapleSim, il suffit juste de faire glisser et déposer des composants de différents domaines puis de les connecter directement de façon à créer des modèles complexes au niveau système. Cette facilité de création de modèles a profondément modifié les méthodes de travail des ingénieurs d´ABB. Ils disposaient désormais d´un outil de modélisation plus convivial et plus souple. En associant la mécanique multicorps à des composants 1 D mécaniques, électriques et personnalisés, ils ont pu grâce à MapleSim créer différents modèles de leur manipulateur robotisé en ne passant pas plus de temps que précédemment pour la création d´un seul modèle.

Les ingénieurs ont mis à profit le gain de temps pour appliquer différentes approches de modélisation et créé des modèles avec différentes valeurs de paramètres et différents niveaux de complexité afin de définir le meilleur moyen d´atteindre leurs objectifs de conception. Décrivant la souplesse que leur procurait MapleSim, Mikael Norrlöf, Architecte Contrôle de mouvement au département Robotique d´ABB explique : « MapleSim nous a aidés à travailler plus vite et plus intelligemment. Nous avons pu rapidement créer différents modèles de notre manipulateur robotisé et les comparer facilement pour déterminer la meilleure solution ».

Le modèle complet de manipulateur, avec un gros plan sur un bloc de liaison parallèle

Une fois la série de modèles représentant le manipulateur réalisée, l´étape suivante a consisté à les intégrer au reste du système à des fins de tests. ABB réalise des tests au niveau système à l´aide d´un environnement complexe bâti avec Simulink®. Il est par conséquent essentiel que l´outil servant à générer les modèles de manipulateur puisse les exporter et les intégrer dans Simulink. Cette fonctionnalité est assurée par le Connecteur MapleSim, qui permet d´exporter vers Simulink n´importe que modèle, y compris des modèles dotés de composants personnalisés. Le Connecteur crée automatiquement les blocs S-fonction à partir des équations système simplifiées symboliquement, générant ainsi du code à la fois compact et très efficace.

« La possibilité d´exporter vers Simulink est très importante à nos yeux », confie Mikael Norrlöf. « Nous avons pu intégrer facilement les modèles créés avec MapleSim dans notre environnement de test, sans devoir modifier notre flux de travail établi. Cet élément s´est avéré déterminant dans notre décision d´adopter MapleSim pour la réalisation de modèles ».

Les résultats de simulation à l´aide des modèles MapleSim correspondaient aux mesures obtenues avec un vrai manipulateur : c´était là la démonstration concluante que MapleSim pouvait être utilisé pour générer et exporter des modèles multi-domaines extrêmement fidèles, reproduisant le comportement du manipulateur.. Grâce aux travaux de recherche effectués par l´équipe de l´Université de Linköping, ABB a adopté MapleSim pour la réalisation de modèles. Les ingénieurs maison continuant d´élaborer de nouvelles méthodes visant à améliorer la fidélité des modèles qui ont servi à tester leurs produits, MapleSim est désormais partie intégrante de la poursuite du processus mis en place.

http://www.maplesoft.com/