Dans une articulation robotique, les codeurs jouent un rôle similaire à la vision humaine et à la proprioception. Ils mesurent en continu la position et la vitesse du rotor du moteur ainsi que de l'arbre de sortie, renvoyant ces informations au contrôleur pour former un système de contrôle en boucle fermée précis.
Les codeurs sont également l'un des composants clés des actionneurs articulés HONPINE, déterminant directement la précision, la stabilité et la sécurité des mouvements.

Que signifie réellement la résolution d'un codeur ?

La résolution d'un codeur fait référence au plus petit changement de position détectable, un peu comme la plus petite graduation sur une règle.
Par exemple, un codeur 17 bits divise une rotation complète en 131 072 pas, correspondant à une résolution théorique de 0,00275°.

Cependant, la résolution n'est pas la même chose que la précision.

La précision effective décrit l'écart maximal entre la position rapportée par le codeur et la position physique réelle, généralement spécifiée en secondes d'arc.

Point clé :

Une haute résolution ne signifie pas nécessairement une haute précision.
Lors du choix d'un codeur, les ingénieurs doivent aller au-delà du nombre de bits et évaluer attentivement sa spécification de précision absolue.

Pourquoi les robots haut de gamme préfèrent-ils les doubles codeurs ?

Architecture à codeur unique vs double codeur

Codeur côté moteur (côté haute vitesse) :
Monté sur l'arbre du servomoteur, généralement un codeur incrémental.
Il est principalement utilisé pour les boucles de contrôle internes - contrôle de courant et de vitesse.

Codeur côté sortie (côté basse vitesse) :
Monté sur la sortie du réducteur, et doit être un codeur absolu.
Il mesure directement la position réelle de sortie de l'articulation.

Avantage clé

Avec un codeur côté sortie, le système de contrôle peut compenser les erreurs de transmission, y compris le jeu du réducteur, la compliance torsionnelle et la déformation élastique. Cela améliore considérablement la répétabilité de l'effecteur terminal et la précision de positionnement.

Plus important encore, il découple l'erreur de contrôle de l'erreur mécanique.
Le contrôleur peut clairement déterminer si un écart provient de l'exécution de la commande, de la réponse du moteur ou de la transmission mécanique elle-même, permettant des stratégies de contrôle ciblées basées sur un modèle.

Différences d'application : codeurs simples vs doubles

Systèmes à codeur unique

Grâce à leur structure plus simple et leur coût inférieur, les actionneurs à codeur unique dominent les applications où la précision absolue et la compliance d'interaction ne sont pas critiques, telles que :Manutention standard de matériaux,Palettisation,Soudage par points,Mouvement répétitif point à point

Dans ces scénarios, l'efficacité coût-performance est la considération principale.

Systèmes à double codeur

Les doubles codeurs sont devenus une norme incontestée dans la robotique haut de gamme.

Les robots médicaux réalisant des chirurgies délicates, les robots collaboratifs travaillant aux côtés des humains et les robots humanoïdes recherchant des capacités de mouvement similaires à celles des humains reposent tous sur des doubles codeurs comme élément fondamental de leurs fonctions clés - précision, compliance et sécurité.

Ici, la création de valeur prime sur le coût.

Transformer l'erreur en "toucher" : la puissance cachée des doubles codeurs

La valeur supérieure des doubles codeurs réside dans un changement profond de perspective.

La différence angulaire entre le côté moteur et le côté sortie n'est plus traitée comme une "erreur" sans signification. Elle devient plutôt un aperçu précieux de l'état interne de l'articulation.

Cette différence angulaire représente directement la déformation élastique de la chaîne de transmission, en particulier à l'intérieur du réducteur.
Avec un modèle de rigidité connu ou identifié, cette déformation peut être traduite en couple d'articulation en temps réel.

En d'autres termes, sans capteurs de couple coûteux, l'articulation robotique acquiert une forme de perception tactile. Elle peut sentir la force qu'elle applique à l'environnement - ou la force que l'environnement lui applique.

C'est précisément pourquoi les robots collaboratifs, les robots chirurgicaux et les robots humanoïdes adoptent presque universellement des doubles codeurs. Ces robots nécessitent non seulement une précision positionnelle, mais aussi la capacité d'interagir avec le monde avec une douceur et une compliance contrôlées.

Exemples :

Assemblage de précision : détection de la résistance à l'insertion et ajustement automatique de la posture

Polissage et meulage : maintien d'une force de contact constante plutôt qu'un contrôle de position rigide

Collaboration homme-robot : céder immédiatement au contact d'un corps humain

Les doubles codeurs rendent les actionneurs articulés plus fiables et plus sûrs

Dans les applications haut de gamme, la fiabilité est essentielle.

Les doubles codeurs offrent intrinsèquement une redondance et une validation croisée. Si le codeur côté moteur indique que la position cible a été atteinte, tandis que le codeur côté sortie montre le contraire, le système peut immédiatement identifier une condition anormale.

Cela peut indiquer :Défaillance du codeur,Glissement de transmission,Usure ou dommage des engrenages dans le réducteur

Un tel diagnostic de défaut en temps réel et en ligne est impossible dans les systèmes à codeur unique.

Dans les scénarios impliquant une interaction humaine rapprochée ou une opération à haute charge à long terme, cette capacité n'est pas simplement une amélioration des performances - c'est une pierre angulaire de la sécurité fonctionnelle.

Des codeurs simples aux doubles codeurs : une évolution fondamentale

L'évolution des architectures à codeur unique vers des architectures à double codeur représente une transformation profonde - d'une exécution en boucle ouverte à une perception physique en boucle fermée.

Le contrôle à codeur unique fonctionne sur un modèle mathématique idéalisé et simplifié.
Le contrôle à double codeur gouverne un système physique réel - un système avec élasticité, frottement, usure et imperfections.

Pour la première fois, le robot peut comprendre et s'adapter aux non-idéalités inhérentes du monde physique.

Ce n'est pas simplement une différence dans le nombre de capteurs ; c'est une ligne de démarcation dans l'intelligence robotique. Cela détermine si un robot reste un bras mécanique répétant aveuglément des trajectoires prédéfinies, ou devient un agent intelligent capable de percevoir son environnement, de s'adapter au changement et d'interagir en toute sécurité avec les humains.

À l'avenir, la possession ou non de ce système de double perception par un robot pourrait bien devenir un critère déterminant de ses capacités et de sa valeur.