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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Maarouf Saad


PLAN DE COURS

Automne 2021
ELE773 : Éléments de robotique (3 crédits)





Préalables
Programme(s) : 7483,7694,7883
             
  Profils(s) : Tous profils  
             
    ELE275    
             
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 58,8 33,3 % 66,7 %




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours

Au terme de ce cours, l'étudiant aura acquis les principes de base d'un robot à plusieurs axes et des parties électriques et électroniques des robots, soit actionneurs, variateurs et commande.

Robots : classification, applications, composantes, systèmes de coordonnées, degrés de liberté. Modélisation, cinématique directe, cinématique inverse, génération des trajectoires. Profils de vitesse et d'accélération. Commande des robots : commande en chaîne ouverte, commande en chaîne fermée, applications. Introduction à la programmation des robots : matériel nécessaire, programmation d'une tâche. Introduction à la vision : vision, représentation de l'image, détection de front.

Séances de laboratoire axées sur la simulation des robots sur ordinateur, la programmation de robots, la cinématique directe, inverse.




Objectifs du cours

 

Technologie

  • Connaître les principales composantes mécaniques et électriques d'un robot.
  • Comprendre le fonctionnement du système d'asservissement.
  • Connaître les différents liens possibles avec leur environnement.

Programmation et modélisation

  • Être capable de programmer des robots ABB avec le langage RAPID..
  • Être capable de décrire l'environnement de travail du robot en donnant la translation et l'orientation des objets dans l'espace
  • Être capable de développer les transformations homogènes d'un robot pour connaître la modélisation utilisée dans les langages de programmation.
  • Être capable de formuler les équations de la cinématique directe pour comprendre les variables de système FRAME et TOOL du langage RAPID.
  • Résoudre la cinématique inverse pour comprendre les transformations entre l'espace cartésien et les positions articulaires
  • Faire le calcul des vitesses pour connaître les positions singulières d'un robot et ainsi les éviter.

 

 




Stratégies pédagogiques

 

La matière du cours est couverte de la façon suivante :

  • Un cours magistral par semaine.
  • Douze heures de laboratoires.
  • Douze heures de travaux dirigés.
  • La théorie est enseignée durant les heures de cours magistraux. On demande aux étudiant(e)s de préparer des exercices qui seront résolus durant la période des travaux dirigés. Au laboratoire, les étudiant(e)s doivent travailler en équipe. Les membres de l'équipe se partagent les tâches à chaque expérience de façon à leur permettre d'acquérir le meilleur apprentissage. Les périodes de travaux pratiques seront parfois des laboratoires et d'autres fois des travaux dirigés alors il faudra vérifier les horaires et les locaux.



Utilisation d’appareils électroniques

N/A




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Lundi 08:30 - 12:30 Laboratoire (Groupe B)
Lundi 13:30 - 17:30 Laboratoire (Groupe A)
Jeudi 13:30 - 17:00 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Claude Théorêt Activité de cours Claude.Theoret@etsmtl.ca B-2318
01 Jean-Baptiste Talbot Laboratoire (Groupe A) jean-baptiste.talbot.1@ens.etsmtl.ca
01 Jean-Baptiste Talbot Laboratoire (Groupe B) jean-baptiste.talbot.1@ens.etsmtl.ca



Cours
Date Contenus traités dans le cours Heures
 

1-  Utilisation des Robots IRB1600 de ABB

 

Description du robot et de ses périphériques 

  • Système moteur
  • Capteur
  • Entrées et sorties

 

 

3 heures

 

Sécurité dans les cellules robotique

  • Pourquoi des règles ?
  • Conséquences !!!

 

2 heures

 

Technique de programmation en langage RAPID

  • Différents types de variables
  • Apprentissage des commandes
  • Utilisation des commandes de mouvement

 

3 heures

 

Langage RAPID et vérification d'un programme

Programmation avancée en langage RAPID

  • Programmation des entrées et sorties
  • Utilisation des entrées et sorties dans la programmation

 

 

6 heures

 

Utilisation des interruptions

  • Local
  • Global

 

3 heures

 

2- Mathématique de robotique

 

Mathématiques préliminaires

  • Vecteurs
  • Matrices
  • Identité trigonométrique

 

 

6 heures

 

Transformations homogènes

  • Matrice de transformation
  • Translation pure
  • Rotation pure
  • Post-multiplication
  • Pré-multiplication

 

 

6 heures

 

Matrice Denavit-Hartenberg

  • Positionnement des systèmes d'axes
  • Définition de la table de Paramètres

 

3 heures

 

Cinématique inverse de position

  • Représentation mathématique

 

3 heures

 

3- Technique de simplification

 

Vitesse et accélération des robots

  • Matrice Jacobienne et son utilité
  • Définition des équations en direct et inverse

 

 

3 heures

 

Signification des singularités

1 heure

  Total 39 heures

 

 




Laboratoires et travaux pratiques

Il sera prévu dans l'horaire un minimum de deux laboratoires sur les robots, une initiation et une tâche particulière. Un travail dirigé de modélisation d'un robot sera aussi prévu.

 

 

Date Description Heures
  Expérience no 1  Initiation à l'utilisation des robots IRB1600 4 heures
  Expérience no 2  Programmation avancée en langage RAPID 12 heures
  Travail no 1  Modélisation d'un robot à 4 degrés de liberté et simulation avec RobotStudio ou autres logiciels de simulation comme PC Matlab 8 heures
  Total 24 heures

 

 

Sécurité: Le département de GPA est très préoccupé par la sécurité dans son laboratoire de robotique. Dans un environnement d'enseignement, la sécurité dépend BEAUCOUP du comportement des étudiant(e)s lors de la programmation et de leur volonté à respecter des règles élémentaires de sécurité. Malheureusement, le passé montre que certain(e)s étudiant(e)s ne respectent pas ces règles élémentaires. Étant soucieux de la sécurité de tous les étudiants, le non-respect des règles de sécurité lors d'un laboratoire entraînera une NOTE NULLE dans ce laboratoire. Ces règles seront données en classe et dans la description des projets.

 




Utilisation d'outils d'ingénierie
  • Simulation avec RobotStudio
  • Simulation avec Matlab
  • Programmation avec langage dédié RAPID



Évaluation

Activité

Description

%

Date  de remise

 

Examen mi-session

25 %

28 octobre 2021

 

Examen final

35 %

Pendant la période des examens finaux

 

Devoirs et laboratoires (en équipe)

40 %

Pendant la session




Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 28 octobre 2021



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

Les dates de remise des travaux doivent être respectées, une pénalité de 20 % par jour de retard sera appliquée à tous les travaux qui ne seront pas remis à temps.




Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

 

  • TÉTREAULT, M., Robots industriels 1 – Manuel de cours, Version 2.1, Décembre 2002



Ouvrages de références

 

Ouvrages complémentaires de référence – Information variable / enseignant

  • ASADA, H., SLOTINE, J.J.E., Robot Analysis and Control, A. Wiley-Interscience Publication, 1986.
  • CRAIG, J.J., Introduction to Robotics, Mechanics and Control, Pearson Prentice Hall, 3rd edition, 2005



Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

Site du cours ELE773 : Moodle