Dans le fonctionnement des moteurs à entraînement harmonique, le protocole de communication sert de lien critique assurant une collaboration stable entre les composants matériels principaux. EtherCAT et CAN sont les deux choix principaux, avec des différences significatives en termes de performances qui impactent directement la précision de contrôle et l'efficacité de réponse des moteurs à entraînement harmonique.

Moteur à entraînement harmonique avec protocole CAN

En termes de vitesse de communication, le taux maximum du protocole CAN est de 1 Mbps. Cette vitesse répond aux besoins de base dans des applications de petite à moyenne échelle, mais révèle des goulots d'étranglement en performance lors du contrôle coordonné de plusieurs moteurs. Par exemple, dans une application avec 10 moteurs, le cycle de communication CAN fonctionne généralement autour de 500 Hz. Cependant, influencé par des facteurs tels que la complexité du contenu de la communication et l'uniformité de la transmission des paquets, ce cycle ne peut être garanti stable et peut fluctuer, affectant ainsi la synchronisation du mouvement des moteurs à entraînement harmonique.

De plus, le protocole CAN utilise un mécanisme "Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection" (CSMA/CD). À mesure que le nombre de périphériques sur le bus augmente, la probabilité de collisions de transmission de données augmente. Cela prolonge non seulement le cycle de communication, mais peut aussi entraîner une perte de données, posant certains risques opérationnels pour les moteurs à entraînement harmonique nécessitant un contrôle précis. En termes de câblage et de coût, bien que CAN supporte une topologie en bus simplifiant le câblage, sa distance de transmission est limitée à haute vitesse (généralement ne dépassant pas 40 mètres). Si couvrir un grand système robotique nécessite des dispositifs répéteurs supplémentaires, le coût global peut inversement augmenter.

Moteur à entraînement harmonique avec protocole EtherCAT

En revanche, le protocole EtherCAT démontre des avantages de performance supérieurs. Son taux de communication fixe de 100 Mbps est 100 fois plus rapide que CAN, fournissant une base solide pour la transmission de données à haute vitesse. Concernant les cycles de communication, EtherCAT supporte jusqu'à 4 kHz en modes CSP/CSV/CST, dépassant largement les 500 Hz de CAN, permettant une réponse de commande plus rapide pour les moteurs à entraînement harmonique. Plus notable encore, EtherCAT utilise la technologie de synchronisation "Distributed Clock", assurant que les déviations temporelles entre tous les périphériques esclaves (modules d'entraînement de moteur) sont contrôlées au niveau microseconde grâce à une calibration d'horloge précise. Même dans des tests avec plus de 40 moteurs connectés, il maintient stablement un cycle de communication de 4 kHz, résolvant parfaitement les problèmes de synchronisation dans la coordination multi-moteurs.

En termes de performance en temps réel, EtherCAT ne dépend pas de la transmission traditionnelle "store-and-forward" des paquets de données, mais utilise la technologie "processing-on-the-fly" pour compléter l'interaction de données directement pendant la transmission des trames de données, réduisant ainsi significativement la latence. Même avec une augmentation du nombre de périphériques sur le bus, l'efficacité de transmission n'est pas affectée de manière notable. Pour le câblage, EtherCAT supporte diverses topologies comme l'étoile ou le bus, avec des distances de transmission allant jusqu'à 100 mètres sans répéteurs. Cette adaptabilité aux grands systèmes robotiques réduit le besoin en équipements supplémentaires, offrant de meilleurs avantages de coût à long terme. De plus, EtherCAT possède des capacités anti-interférences plus fortes. Grâce à la transmission de signaux différentiels, il résiste efficacement aux interférences électromagnétiques dans les environnements industriels, assurant un fonctionnement stable des moteurs à entraînement harmonique dans des conditions de travail complexes. Ceci est crucial pour les robots haute précision comme les robots collaboratifs et les robots d'assemblage.

Dans le domaine de la robotique haut de gamme, les moteurs à entraînement harmonique avec EtherCAT sont devenus le choix absolument dominant en raison de leurs excellentes performances en temps réel et leur haute bande passante. Ils résolvent efficacement les défis de la communication en temps réel à haute vitesse, de la transmission de puissance précise et du couple de sortie précis. Le bus CAN est plus couramment utilisé dans des applications avec des exigences de performance moindres ou comme réseau de communication auxiliaire.