La sélection desactionneurs articulaires pour robotspour les robots humanoïdes est essentiellement une correspondance précise entre les exigences fonctionnelles, les compromis de performance et le contrôle des coûts. Parmi les solutions principales actuelles, lesactionneurs articulaires harmoniquessont généralement privilégiés pour les membres supérieurs, tandis que lesactionneurs articulaires planétairessont favorisés pour les membres inférieurs. Cette combinaison n'est pas fortuite, mais plutôt la solution optimale découlant des caractéristiques de mouvement distinctes des parties supérieure et inférieure du corps. Les approches différenciées adoptées par des entreprises comme Unitree et UBTECH découlent également de considérations spécifiques liées à leur positionnement produit.

Articulations des membres supérieurs : Précision et dextérité comme exigences principales

La principale exigence pour les articulations des membres supérieurs estla dextérité et une haute précision, que les actionneurs harmoniques sont particulièrement adaptés à fournir. Les actionneurs harmoniques utilisent un générateur d'ondes pour entraîner la déformation élastique de la roue flexible pour la transmission par engrenage, permettant une précision de positionnement ultra-élevée de moins de 1 minute d'arc. Leur jeu quasi nul permet aux robots d'effectuer des opérations délicates comme saisir de petits objets et exécuter des tâches d'assemblage de précision.

De plus, les actionneurs harmoniques présentent une structure extrêmement compacte et légère. À rapport de réduction égal, leur volume est nettement plus petit que celui des modules planétaires, réduisant efficacement la masse des membres supérieurs et optimisant la distribution globale du centre de gravité du robot.

Les données montrent que les actionneurs harmoniques offrent une excellente densité de couple, atteignant 57,8 N·m/kg pour un poids de seulement 0,84 kg, ce qui en fait des solutions idéales pour les articulations des membres supérieurs comme l'épaule, le coude et le poignet, qui nécessitent des mouvements de haute précision. Cependant, leurs limites sont également évidentes : la déformation élastique de la roue flexible entraîne une résistance aux chocs relativement faible, les rendant moins adaptés à des charges lourdes soudaines.

Articulations des membres inférieurs : Stabilité et portance comme priorités

Les articulations des membres inférieurs sont responsables du port de charges stables, ce qui fait des actionneurs planétaires le choix le plus équilibré. Les actionneurs planétaires reposent sur un engrenage rigide entre le pignon solaire et les planétaires, atteignant des efficacités de transmission allant jusqu'à 95–97%. Leur résistance aux chocs dépasse largement celle des modules harmoniques, leur permettant de supporter facilement les forces de réaction du sol lors de la locomotion bipède ainsi que le poids propre du robot.

Notamment, même une solution de réduction planétaire à un seul étage peut supporter des charges de plusieurs centaines de kilogrammes, répondant pleinement aux exigences de marche et de transport de charges utiles.

Tout aussi important, les actionneurs planétaires offrent un excellent rapport qualité-prix. Le coût d'une unité à un seul étage n'est généralement que de quelques centaines de RMB, nettement inférieur à celui des actionneurs harmoniques. Avec une chaîne d'approvisionnement domestique mature, les actionneurs planétaires sont bien adaptés à une production de masse à grande échelle. De plus, les articulations des membres inférieurs disposent généralement de plus d'espace d'installation et ne nécessitent pas une compacité extrême, ce qui s'accommode naturellement de la taille relativement plus grande des actionneurs planétaires à rapport de réduction équivalent.

Exceptions : Approches différenciées motivées par le positionnement produit

Il existe cependant des exceptions notables. Les stratégies différenciées adoptées par Unitree et UBTECH sont principalement motivées par leur positionnement produit distinct.

Unitree se concentre sur les robots petits et légers. Son robot G1 utilise un actionneur planétaire autodéveloppé qui fournit un couple instantané allant jusqu'à 140 N·m dans un format compact, le rendant adapté à des scénarios très dynamiques comme la course et le saut. Cette approche sacrifie une certaine précision de positionnement en échange d'une meilleure résistance aux chocs et d'avantages en termes de coût.

En revanche, le Walker S1 d'UBTECH adopte des actionneurs harmoniques sur toutes les articulations, ciblant des applications industrielles de haute précision. Avec un couple de pointe atteignant 250 N·m, un renforcement structurel est utilisé pour compenser les limites inhérentes de résistance aux chocs des entraînements harmoniques, permettant un déploiement dans des scénarios exigeant une extrême précision opérationnelle.

Ces deux approches démontrent que, basées sur leurs scénarios d'application principaux, ces entreprises ont délibérément abandonné une configuration générique au profit de solutions d'actionneurs hautement personnalisées.