Détails du sujet
Conception et réalisation d'un bras robotisé pour la manutention des charges lourdes dans des ateliers mécaniques : cas de l'atelier mécanique de la FSTA.
Résumé
Auteur : SALAMA KAHINDO
Niveau:
Département: Genié mecanique
Année Ac: 2024-2025 , | 2025-03-27 15:04:20
Mots clés
Robotique ,SolidWorks, AutoCAD, Arduino
Intérêt
1. Amélioration des conditions de travail : Réduction des efforts physiques des opérateurs et diminution des risques de blessures liées à la manutention des charges lourdes.
2. Sécurité accrue : Limitation des accidents de travail en automatisant la manipulation des charges dans l’atelier.
3. Optimisation de la productivité : Un bras robotisé permet de déplacer des charges plus rapidement et avec plus de précision, améliorant ainsi l’efficacité des opérations.
4. Innovation et modernisation de l’atelier : Intégrer un système robotisé dans un environnement académique permet aux étudiants de se familiariser avec la robotique et l’automatisation, renforçant ainsi leur formation pratique.
5. Solution économique et adaptée : Concevoir un bras robotisé simple et peu coûteux permet de répondre aux besoins spécifiques de l’atelier universitaire tout en restant accessible financièrement.
Problématique
Dans les ateliers mécaniques, la manutention des charges lourdes représente un défi majeur en raison des risques liés aux efforts physiques excessifs, aux accidents de travail et aux limitations des équipements existants. L’atelier de l’université ne dispose pas d’un système automatisé permettant de manipuler efficacement ces charges, ce qui entraîne une baisse de productivité et une augmentation des risques ergonomiques pour les étudiants lors de l'atelier. Comment concevoir et réaliser un bras robotisé simple, fiable et peu coûteux, capable de manipuler des charges lourdes de manière sécurisée et efficace dans cet environnement académique ? Plan provisoire
0.0 Introduction
0.1 Contexte et justification du projet
0.2 Problématique
0.3 Objectifs du projet
0.4 Méthodologie utilisée
0.5 Présentation du plan du mémoire
Chapitre 1 : Généralités sur la manutention et la robotique
1.1 La manutention des charges lourdes
- Définition et importance
- Risques liés à la manutention manuelle
- Solutions existantes pour la manutention mécanique
1.2 La robotique appliquée à la manutention
- Définition et évolution des bras robotisés
- Applications industrielles des bras robotisés
- Avantages et limites des solutions robotisées
1.3 Justification du choix d’un bras robotisé pour l’atelier mécanique de la FSTA
- Problèmes rencontrés dans l’atelier
- Besoin d’une solution automatisée adaptée
Chapitre 2 : Conception du bras robotisé
2.1 Analyse des besoins et cahier des charges
- Caractéristiques des charges à manipuler
- Contraintes techniques (poids, espace, alimentation, sécurité)
- Objectifs de performance du bras robotisé
2.2 Conception mécanique
- Choix du type de bras robotisé (articulé, cartésien, etc.)
- Sélection des matériaux et composants
- Modélisation et simulation sous logiciel (SolidWorks, AutoCAD...)
2.3 Conception du système d’actionnement
- Choix du mode d’actionnement (électrique, hydraulique, pneumatique)
- Dimensionnement des moteurs et des vérins
- Étude du système de transmission et de guidage
2.4 Conception du système de commande
- Microcontrôleurs ou automates programmables utilisés
- Capteurs et interfaces de contrôle
- Programmation et algorithmes de fonctionnement
Chapitre 3 : Réalisation et tests du prototype
3.1 Fabrication et assemblage
- Processus de fabrication des différentes parties
- Intégration des actionneurs et des capteurs
- Mise en place du système de commande
3.2 Tests et validation
- Tests de levage et de déplacement de charges
- Évaluation de la précision et de la stabilité
- Analyse des performances par rapport aux attentes
3.3 Optimisation et améliorations possibles
- Limites rencontrées
- Suggestions d’améliorations pour une future version
> Conclusion et perspectives
> Bilan du projet
> Contributions à l’atelier mécanique de la FSTA
> Perspectives d’évolution et d’applications industrielles
> Annexes et bibliographie
> Schémas et plans techniques Hypothèses
L’intégration d’un bras robotisé dans l’atelier mécanique de la FSTA permettrait d’optimiser la manutention des charges lourdes en garantissant une meilleure précision, une réduction des risques d’accidents et une amélioration de la productivité, tout en étant réalisable à faible coût grâce à une conception simplifiée et adaptée aux ressources disponibles.
Méthodes
1. Analyse des besoins
Étudier les charges lourdes manipulées dans l’atelier mécanique de la FSTA (poids, dimensions, fréquence d’utilisation).
Identifier les contraintes techniques (espace disponible, source d’énergie, environnement de travail).
Définir les attentes en termes de sécurité et d’ergonomie.
2. Conception du bras robotisé
Réaliser un cahier des charges précisant les caractéristiques techniques du bras (nombre d’axes, type d’actionnement, capacité de charge, matériaux utilisés).
Faire une modélisation 3D du bras robotisé à l’aide de logiciels de conception (SolidWorks, AutoCAD, etc.).
Effectuer une simulation pour valider la faisabilité du concept et anticiper les contraintes mécaniques.
3. Réalisation du prototype
Sélectionner les composants et matériaux les plus adaptés en fonction du coût et des performances attendues.
Assembler les différentes parties du bras (structure, actionneurs, capteurs si nécessaire).
Intégrer un système de commande pour piloter le bras robotisé (Arduino, microcontrôleur, automate programmable).
4. Tests et validation
Tester la capacité du bras à soulever et déplacer différentes charges.
Vérifier la précision, la stabilité et la sécurité du système.
Apporter des améliorations en fonction des résultats des tests.
5. Analyse des résultats et rédaction du mémoire
Comparer les performances du bras robotisé avec les attentes initiales.
Évaluer l’impact sur l’efficacité de la manutention et la réduction des efforts humains.
Rédiger le rapport en mettant en avant les choix techniques, les défis rencontrés et les perspectives d’amélioration.
Bibliographie
1. Livres
Siciliano, B., & Khatib, O. (2008). Springer Handbook of Robotics. Springer.
Craig, J. J. (2017). Introduction to Robotics: Mechanics and Control. Pearson.
Groover, M. P. (2015). Automation, Production Systems, and Computer-Integrated Manufacturing. Pearson.
2. Articles scientifiques et revues techniques
Articles publiés sur IEEE Xplore, ScienceDirect ou ResearchGate sur la conception et la commande des bras robotisés.
Études de cas sur l’utilisation des robots en manutention.
Travaux académiques sur la robotique appliquée aux ateliers mécaniques.
3. Normes et documents techniques
ISO 10218-1:2011 – Robots and robotic devices — Safety requirements for industrial robots.
Documentation technique des composants utilisés (moteurs, capteurs, microcontrôleurs, etc.).
4. Sites web et forums spécialisés
Arduino (www.arduino.cc) – Documentation et tutoriels sur l’utilisation des microcontrôleurs.
Robotshop (www.robotshop.com) – Informations sur les composants et kits robotiques.
SolidWorks (www.solidworks.com) – Ressources sur la modélisation mécanique.
Directeur & Encadreur
Directeur: BARAKA Olivier MUSHAGE
Status
Décision ou observation:
Feu vert:
Déposé : NON
Défendu: NON
Finalisé: NON
Conception et réalisation d'un bras robotisé pour la manutention des charges lourdes dans des ateliers mécaniques : cas de l'atelier mécanique de la FSTA.
Résumé
Auteur : SALAMA KAHINDO
Niveau:
Département: Genié mecanique
Année Ac: 2024-2025 , | 2025-03-27 15:04:20
Mots clés
Robotique ,SolidWorks, AutoCAD, ArduinoIntérêt
1. Amélioration des conditions de travail : Réduction des efforts physiques des opérateurs et diminution des risques de blessures liées à la manutention des charges lourdes.2. Sécurité accrue : Limitation des accidents de travail en automatisant la manipulation des charges dans l’atelier.
3. Optimisation de la productivité : Un bras robotisé permet de déplacer des charges plus rapidement et avec plus de précision, améliorant ainsi l’efficacité des opérations.
4. Innovation et modernisation de l’atelier : Intégrer un système robotisé dans un environnement académique permet aux étudiants de se familiariser avec la robotique et l’automatisation, renforçant ainsi leur formation pratique.
5. Solution économique et adaptée : Concevoir un bras robotisé simple et peu coûteux permet de répondre aux besoins spécifiques de l’atelier universitaire tout en restant accessible financièrement.
Problématique
Dans les ateliers mécaniques, la manutention des charges lourdes représente un défi majeur en raison des risques liés aux efforts physiques excessifs, aux accidents de travail et aux limitations des équipements existants. L’atelier de l’université ne dispose pas d’un système automatisé permettant de manipuler efficacement ces charges, ce qui entraîne une baisse de productivité et une augmentation des risques ergonomiques pour les étudiants lors de l'atelier. Comment concevoir et réaliser un bras robotisé simple, fiable et peu coûteux, capable de manipuler des charges lourdes de manière sécurisée et efficace dans cet environnement académique ?Plan provisoire
0.0 Introduction0.1 Contexte et justification du projet
0.2 Problématique
0.3 Objectifs du projet
0.4 Méthodologie utilisée
0.5 Présentation du plan du mémoire
Chapitre 1 : Généralités sur la manutention et la robotique
1.1 La manutention des charges lourdes
- Définition et importance
- Risques liés à la manutention manuelle
- Solutions existantes pour la manutention mécanique
1.2 La robotique appliquée à la manutention
- Définition et évolution des bras robotisés
- Applications industrielles des bras robotisés
- Avantages et limites des solutions robotisées
1.3 Justification du choix d’un bras robotisé pour l’atelier mécanique de la FSTA
- Problèmes rencontrés dans l’atelier
- Besoin d’une solution automatisée adaptée
Chapitre 2 : Conception du bras robotisé
2.1 Analyse des besoins et cahier des charges
- Caractéristiques des charges à manipuler
- Contraintes techniques (poids, espace, alimentation, sécurité)
- Objectifs de performance du bras robotisé
2.2 Conception mécanique
- Choix du type de bras robotisé (articulé, cartésien, etc.)
- Sélection des matériaux et composants
- Modélisation et simulation sous logiciel (SolidWorks, AutoCAD...)
2.3 Conception du système d’actionnement
- Choix du mode d’actionnement (électrique, hydraulique, pneumatique)
- Dimensionnement des moteurs et des vérins
- Étude du système de transmission et de guidage
2.4 Conception du système de commande
- Microcontrôleurs ou automates programmables utilisés
- Capteurs et interfaces de contrôle
- Programmation et algorithmes de fonctionnement
Chapitre 3 : Réalisation et tests du prototype
3.1 Fabrication et assemblage
- Processus de fabrication des différentes parties
- Intégration des actionneurs et des capteurs
- Mise en place du système de commande
3.2 Tests et validation
- Tests de levage et de déplacement de charges
- Évaluation de la précision et de la stabilité
- Analyse des performances par rapport aux attentes
3.3 Optimisation et améliorations possibles
- Limites rencontrées
- Suggestions d’améliorations pour une future version
> Conclusion et perspectives
> Bilan du projet
> Contributions à l’atelier mécanique de la FSTA
> Perspectives d’évolution et d’applications industrielles
> Annexes et bibliographie
> Schémas et plans techniques
Hypothèses
L’intégration d’un bras robotisé dans l’atelier mécanique de la FSTA permettrait d’optimiser la manutention des charges lourdes en garantissant une meilleure précision, une réduction des risques d’accidents et une amélioration de la productivité, tout en étant réalisable à faible coût grâce à une conception simplifiée et adaptée aux ressources disponibles.Méthodes
1. Analyse des besoins
Étudier les charges lourdes manipulées dans l’atelier mécanique de la FSTA (poids, dimensions, fréquence d’utilisation).
Identifier les contraintes techniques (espace disponible, source d’énergie, environnement de travail).
Définir les attentes en termes de sécurité et d’ergonomie.
2. Conception du bras robotisé
Réaliser un cahier des charges précisant les caractéristiques techniques du bras (nombre d’axes, type d’actionnement, capacité de charge, matériaux utilisés).
Faire une modélisation 3D du bras robotisé à l’aide de logiciels de conception (SolidWorks, AutoCAD, etc.).
Effectuer une simulation pour valider la faisabilité du concept et anticiper les contraintes mécaniques.
3. Réalisation du prototype
Sélectionner les composants et matériaux les plus adaptés en fonction du coût et des performances attendues.
Assembler les différentes parties du bras (structure, actionneurs, capteurs si nécessaire).
Intégrer un système de commande pour piloter le bras robotisé (Arduino, microcontrôleur, automate programmable).
4. Tests et validation
Tester la capacité du bras à soulever et déplacer différentes charges.
Vérifier la précision, la stabilité et la sécurité du système.
Apporter des améliorations en fonction des résultats des tests.
5. Analyse des résultats et rédaction du mémoire
Comparer les performances du bras robotisé avec les attentes initiales.
Évaluer l’impact sur l’efficacité de la manutention et la réduction des efforts humains.
Rédiger le rapport en mettant en avant les choix techniques, les défis rencontrés et les perspectives d’amélioration.
Bibliographie
1. LivresSiciliano, B., & Khatib, O. (2008). Springer Handbook of Robotics. Springer.
Craig, J. J. (2017). Introduction to Robotics: Mechanics and Control. Pearson.
Groover, M. P. (2015). Automation, Production Systems, and Computer-Integrated Manufacturing. Pearson.
2. Articles scientifiques et revues techniques
Articles publiés sur IEEE Xplore, ScienceDirect ou ResearchGate sur la conception et la commande des bras robotisés.
Études de cas sur l’utilisation des robots en manutention.
Travaux académiques sur la robotique appliquée aux ateliers mécaniques.
3. Normes et documents techniques
ISO 10218-1:2011 – Robots and robotic devices — Safety requirements for industrial robots.
Documentation technique des composants utilisés (moteurs, capteurs, microcontrôleurs, etc.).
4. Sites web et forums spécialisés
Arduino (www.arduino.cc) – Documentation et tutoriels sur l’utilisation des microcontrôleurs.
Robotshop (www.robotshop.com) – Informations sur les composants et kits robotiques.
SolidWorks (www.solidworks.com) – Ressources sur la modélisation mécanique.
Directeur & Encadreur
Directeur: BARAKA Olivier MUSHAGEStatus
Décision ou observation:Feu vert:
Déposé : NON
Défendu: NON
Finalisé: NON