Découpe de polystyrène avec élan

Chez nous, un robot à deux bras tire un fil métallique incurvé à travers le bloc de polystyrène. Le robot tend, plie et tord le fil pendant le processus de découpe. Cela permet de réaliser efficacement des surfaces avec différentes courbures. La figure du lapin a été obtenue en seulement dix coupes.

Qui contr?le le robot ?

Le robot travaille de manière largement autonome. Il planifie et optimise ses coupes. Ce faisant, le robot ne peut ni voir ni sentir le fil de fer. Nous avons développé un algorithme qui donne un double virtuel au fil de fer réel et au bloc de polystyrène réel. Le robot planifie ses étapes de travail dans ce monde virtuel et veille également à ce que le fil ne se rompe pas ou que le lapin ne soit pas poussé de son socle.

Quels sont les défis ?

Le résultat, c'est-à-dire la pièce découpée, ne vaut que par la qualité de notre représentation de la réalité dans l'espace de travail virtuel du robot. Il y a de nombreux problèmes partiels étroitement liés qui doivent être résolus en même temps. Comment le fil se plie-t-il ? Quels mouvements les bras du robot peuvent-ils effectuer sans risque de collision ? Quelles sont les meilleures coupes pour réaliser la géométrie donnée dans le polystyrène ? Cela a donné lieu à un problème d'optimisation très complexe qu'il fallait résoudre. Comme un ordinateur normal ne calcule pas indéfiniment, nous devions encore trouver une méthode efficace pour cela. Notre algorithme prend 4 minutes pour les formes simples et jusqu'à 4 heures pour les formes complexes. Avec un peu plus de 2 heures de calcul, le lapin se situe dans la moyenne.

Quel est un piège typique dans lequel vous êtes tombés ?

L'une des premières erreurs a été de simuler les propriétés du matériau du fil. Les données sur les matériaux permettent d'estimer dans quelle mesure un fil peut être plié sans subir de dommages. Nous avons repris les données du fabricant et n'avons pas tenu compte du fait que nous ne travaillons pas à température ambiante, mais que nous chauffons le fil pour le couper. Un fil chaud perd déjà son élasticité sous l'effet d'une force nettement plus faible et change durablement de forme de base lors du pliage. Le fil réel coupait donc une autre surface que le fil calculé dans l'espace virtuel. Le résultat n'était alors pas un lapin. Mais après ces maladies de jeunesse, le processus s'est révélé étonnamment robuste.

Comment en est-on arrivé au dép?t de brevet ?

Dans le groupe de recherche du professeur Coros, nous travaillons de manière très orientée vers les applications. L'objectif général est de rendre le monde physique compréhensible aux robots, afin qu'ils puissent mieux s'orienter dans notre monde et fournir un travail précieux. Dans le cas concret, nous voyons un potentiel commercial dans la découpe du polystyrène, ce qui a suggéré un dép?t de brevet. Le robot facilite la réalisation de sculptures ou de prototypes. Les objets en polystyrène sont utilisés comme éléments du décor de thé?tre, comme isolants thermiques dans l'exploitation d'installations ou comme coffrage lors du coulage de béton. Toute personne intéressée par cette invention est invitée à nous contacter.