Alors que la technologie robotique continue d'évoluer vers une plus grande précision et des performances dynamiques accrues, les moteurs d'articulation robotique — souvent appelés « cellules de mouvement » des robots — jouent un rôle crucial dans la détermination de la flexibilité globale, de la capacité de charge utile et de la fiabilité du système. L'analyse de leurs indicateurs de performance clés est essentielle pour une conception optimisée et une sélection appropriée.

1. Précision et répétabilité

La précision et la répétabilité sont les critères fondamentaux pour évaluer la capacité de contrôle des articulations. La précision absolue fait référence à l'écart entre la position réelle et la position cible, et est influencée par la résolution de l'encodeur, le jeu de transmission et la déformation mécanique. La répétabilité décrit la cohérence lors de l'atteinte répétée du même point cible et reflète mieux la stabilité du système.

Les robots collaboratifs industriels nécessitent généralement une répétabilité au niveau de ±0,02 mm, tandis que les applications d'assemblage de précision exigent une précision submillimétrique ou même supérieure. Cette performance repose sur la combinaison d'encodeurs haute résolution (tels que les encodeurs absolus 23 bits) et de réducteurs à faible jeu.

2. Densité de couple et capacité de sortie

La densité de couple et la capacité de sortie déterminent le potentiel de charge d'une articulation. La densité de couple fait référence au couple de sortie par unité de masse ou de volume (Nm/kg ou Nm/L), affectant directement la conception légère du robot et le ratio charge utile/poids.

Par exemple, en raison de leur structure compacte, les réducteurs harmoniques peuvent augmenter la densité de couple à 3–5 fois celle des boîtes de vitesses planétaires traditionnelles, permettant aux robots collaboratifs d'atteindre un mouvement agile avec une charge utile de 7 kg. Le couple continu et le couple de pointe doivent correspondre aux exigences de l'application : les robots de manutention de matériaux mettent l'accent sur le couple continu, tandis que les applications de prélèvement et de placement à haute vitesse dépendent du couple de pointe à court terme pour soutenir l'accélération et la décélération.

3. Vitesse de réponse et bande passante

La vitesse de réponse et la bande passante reflètent les performances dynamiques. La bande passante fait référence à la plage de fréquences dans laquelle une articulation peut suivre efficacement les signaux de commande. Une bande passante plus élevée permet une réponse plus rapide et un suivi de trajectoire plus fluide.

La densité de puissance du moteur servo, la rigidité torsionnelle du réducteur et la latence de l'algorithme de contrôle limitent conjointement la bande passante. Les articulations de robots industriels nécessitent généralement des bandes passantes dans la plage de 10–50 Hz pour répondre aux exigences de planification de trajectoire à haute vitesse.

4. Fiabilité et durée de vie

La fiabilité et la durée de vie ont un impact direct sur les coûts d'exploitation à long terme. Les indicateurs clés incluent le temps moyen entre pannes (MTBF) et la durée de vie en fatigue des composants de transmission tels que les réducteurs et les roulements.

Par exemple, les pannes des réducteurs harmoniques sont souvent causées par la fatigue de la roue flexible. Les produits de haute qualité peuvent atteindre des durées de vie allant de plusieurs milliers à des dizaines de milliers d'heures de fonctionnement, soutenues par le renforcement des matériaux (tels que les roues flexibles en alliage de titane) et une lubrification optimisée.

5. Intégration et compatibilité

En outre, l'intégration et la compatibilité influencent l'efficacité du développement. Les modules hautement intégrés — combinant le moteur, le pilote et l'encodeur — réduisent la complexité du câblage et raccourcissent les cycles de déploiement. Les interfaces ouvertes prenant en charge les protocoles principaux tels que EtherCAT et CAN facilitent une coordination transparente avec les systèmes de contrôle de niveau supérieur.

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