Les robots et leurs parties : ISO 10218-1

Nous savons tous que les robots sont le cœur battant des îlots robotisés et que leur utilisation est de plus en plus répandue dans l’automatisation des processus industriels. Conscients de leur importance, analysons maintenant les différentes parties qui les composent.

Nous pouvons commencer par son extrémité : le centre d’outil (CDO) , considéré comme essentiel pour les fonctions de sécurité du robot:

[ISO 10218-1: 2025]3.1.2 Sous-ensembles et composants

3.1.2.11 centre d’outil CDO: point défini pour une application (3.1.1.5) donnée par rapport au système de coordonnées de l’interface mécanique (3.1.2.7)
Note 1 à l’article: Le paramètre CDO définit l’emplacement du CDO par rapport à l’interface mécanique (3.1.2.7).

Le CDO est un concept géométrique : c’est le point dans l’espace 3D qui représente l’extrémité de l’outil ou le centre d’action de le terminal (end effector). Il permet de définir où le robot « agit » par rapport à son propre système de coordonnées.

Physiquement, ce point n’est pas toujours visible ou représenté par un élément matériel, mais :

Il est parfois matérialisé par une goupille, une sphère, une pointe ou un marqueur, afin de le mesurer ou le vérifier. De plus, il est enregistré dans le logiciel du robot sous forme de coordonnées (offsets) par rapport à la bride de l’outil.

C’est le dispositif monté à l’extrémité du bras du robot, responsable de l’interaction directe avec l’environnement ou la pièce à usiner.

[ISO 10218-1: 2025]3.1.2 Sous-ensembles et composants

3.1.2.3 terminal: dispositif spécifiquement conçu pour être fixé à l’interface mécanique (3.1.2.7) permettant à l’application robotisée (3.1.1.4) d’accomplir sa tâche
EXEMPLE Préhenseur, pince à souder, pistolet de peinture.
Note 1 à l’article: Les terminaux sont parfois appelés outillage d’extrémité de bras (EOAT, pour end-of-arm tooling)

Il existe différents types de terminal (end-effectors) :

• Pinces mécaniques : généralement à 2, 3 ou 5 « doigts », elles utilisent une fermeture mécanique pour saisir les pièces. Idéales pour des composants rigides, avec une bonne précision.

• Ventouses / préhenseurs à vide : utilisent une dépression pour soulever des surfaces planes ou poreuses.

• Pinces magnétiques : parfaites pour les matériaux ferromagnétiques, souvent basées sur des aimants permanents ou des électroaimants.

• Outils de procédé (process-tool) : incluent des torches de soudage, buses de peinture, outils de perçage, de fraisage, de chanfreinage.

• Capteurs : caméras, capteurs de force/couple, capteurs ultrasoniques, lasers ; utilisés pour la vision, la mesure, ou comme retour d’information dans des manipulations délicates.

• Types avancés : adhésifs (capillaires, forces de van der Waals), soft grippers (en caoutchouc), préhenseurs cryogéniques, par lévitation ultrasonique, ou pinces laser pour la micro-manipulation.

Le terminal est la « main du robot » : cela va d’une simple pince à des systèmes complexes intégrant des outils et des capteurs.
Le choix de le terminal dépend fortement de plusieurs facteurs, notamment la tâche à accomplir, le type de matériau, la précision requise ainsi que l’environnement opérationnel et réglementaire.

Le terminal n’aurait pas pu être monté sans l’aide de l’interface mécanique, un système d’emboîtement utilisé pour connecter la structure fonctionnelle du robot, c’est-à-dire l’effecteur + l’outil, au bras robotique.

[ISO 10218-1: 2025]3.1.2 Sous-ensembles et composants

3.1.2.7 interface mécanique: surface de montage à l’extrémité du manipulateur (3.1.2.5) sur laquelle est fixé le terminal (3.1.2.3)

L’interface mécanique, comme mentionné précédemment, est le point de connexion entre le robot et l’effecteur terminal. Elle sert à :

• Fournir un support physique à l’effecteur pendant le cycle opérationnel.

• Transmettre des forces, des moments, de l’énergie, des signaux de commande et parfois un retour sensoriel entre le robot et l’outil.

Par l’interface mécanique transitent :

• Des connexions pneumatiques, électriques ou hydrauliques (pour des pinces ou des outils).

• Des signaux de commande et des informations de retour pour les capteurs intégrés.

Elle est cruciale, car elle assure la rigidité, indispensable aux opérations mécaniques, la modularité, la protection contre les surcharges, une alimentation polyvalente.

L’ensemble de ces actions est rendu possible grâce à un actionneur du robot qui transforme l’énergie électrique en mouvement effectif.

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3.1.2.10 actionneur du robot: mécanisme motorisé qui convertit l’énergie en mouvement
Note 1 à l’article: L’énergie peut être électrique, hydraulique, pneumatique ou autre

L’actionneur est le « moteur » du manipulateur : il convertit l’énergie électrique, hydraulique ou pneumatique en mouvement (rotation ou translation) et en couple appliqué au joint.
Il en existe plusieurs types, chacun avec des caractéristiques spécifiques.

Lors de la manipulation de pièces dans le cadre d’un processus de production, le robot manipule des pièces appelées pièces à usiner (workpieces).
L’ensemble de ces éléments, ou plus précisément la masse totale comprenant les pièces, le manipulateur et le terminal, constitue la charge utile (payload)

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3.1.2.9 charge utile: masse de tout ce qui est attaché au manipulateur (3.1.2.5), y compris le terminal (3.1.2.3) et la pièce

Note 1 à l’article: La charge utile peut, sans toutefois s’y limiter, correspondre à la charge utile attachée à l’interface mécanique (3.1.2.7) du robot (3.1.1.2)