Quelles sont les considérations de conception pour les articulations rotatives d'un robot collaboratif ?

Quelles sont les considérations de conception pour les joints tournants d’un robot collaboratif ?

Les robots collaboratifs, également appelés cobots, ont révolutionné les secteurs manufacturier et des services en travaillant aux côtés des opérateurs humains. Au cœur de ces cobots se trouvent les joints tournants du robot, essentiels pour leur flexibilité et leur fonctionnalité. En tant que fournisseur de joints rotatifs pour robots, j'ai été témoin de l'importance d'une conception réfléchie de ces composants. Dans ce blog, j'aborderai les principales considérations de conception des joints rotatifs d'un robot collaboratif.

1. Sécurité

La sécurité est la priorité absolue lors de la conception de joints tournants pour robots collaboratifs. Puisque ces robots travaillent à proximité des humains, tout dysfonctionnement ou mouvement inattendu peut présenter un risque sérieux. L'une des principales considérations de conception est la mise en œuvre de mécanismes de sécurité. Par exemple, des capteurs de couple peuvent être intégrés dans les joints tournants. Ces capteurs peuvent détecter des changements soudains de couple, ce qui peut indiquer une collision inattendue avec un humain ou un objet. Lorsqu'un tel changement est détecté, le robot peut immédiatement arrêter son mouvement, évitant ainsi des blessures potentielles.

Un autre aspect de sécurité est l’utilisation de matériaux conformes dans la conception des joints. Les matériaux souples peuvent absorber l’énergie d’un impact, réduisant ainsi la force d’une collision. De plus, l’articulation doit être conçue pour avoir une amplitude de mouvement limitée afin de l’empêcher d’atteindre des zones où elle pourrait nuire aux humains.

2. Précision et exactitude

La précision et l’exactitude sont essentielles au bon fonctionnement des robots collaboratifs. Les joints rotatifs doivent pouvoir se déplacer vers des positions spécifiques avec une grande précision. Ceci est particulièrement important dans des tâches telles que l'assemblage, où même un petit écart peut entraîner des défauts du produit.

Pour obtenir une haute précision, la conception des joints rotatifs doit inclure des roulements et des engrenages de haute qualité. Les roulements doivent avoir un faible frottement et une capacité de charge élevée pour garantir un mouvement fluide et précis. Les engrenages doivent être conçus avec des profils de dents précis pour minimiser le jeu, qui peut affecter la précision du mouvement de l'articulation.

De plus, l’utilisation de systèmes de contrôle avancés est cruciale. Ces systèmes peuvent fournir des informations en temps réel sur la position et le mouvement de l'articulation, permettant ainsi d'effectuer des ajustements pour garantir un positionnement précis.

3. Couple et capacité de charge

Le couple et la capacité de charge des joints tournants sont des facteurs importants dans la conception. Les robots collaboratifs sont souvent requis pour effectuer des tâches impliquant de soulever et de manipuler des objets de poids variés. Par conséquent, les joints doivent être capables de générer un couple suffisant pour supporter ces charges.

La conception doit prendre en compte la charge maximale que le robot est censé supporter. Cela inclut non seulement le poids de l'objet manipulé, mais également toutes les forces supplémentaires pouvant être exercées pendant la tâche, telles que les forces d'accélération et de décélération. Les matériaux utilisés dans la construction des joints doivent être suffisamment solides pour résister à ces forces sans se déformer ni se briser.

Par exemple, des alliages à haute résistance peuvent être utilisés dans la construction du boîtier de joint et des engrenages. De plus, le moteur et la boîte de vitesses doivent être sélectionnés en fonction du couple et de la capacité de charge requis.

4. Compacité et légèreté

Dans les robots collaboratifs, la compacité et la légèreté sont hautement souhaitables. Une conception compacte permet au robot de fonctionner dans des espaces confinés, tandis qu'une conception légère réduit le poids total du robot, le rendant plus facile à manipuler et réduisant la consommation d'énergie.

Lors de la conception des joints rotatifs, des efforts doivent être faits pour minimiser leur taille et leur poids sans sacrifier les performances. Ceci peut être réalisé grâce à l’utilisation de matériaux légers tels que les alliages d’aluminium et les composites de fibres de carbone. De plus, la conception du joint doit être optimisée pour réduire le nombre de composants et simplifier la structure.

Par exemple,Modules d'articulation de robot légerssont conçus pour être à la fois compacts et légers, ce qui les rend idéaux pour les robots collaboratifs. Ces modules peuvent offrir des performances élevées tout en occupant moins de place et en réduisant le poids total du robot.

5. Durabilité et entretien

Les robots collaboratifs sont souvent utilisés dans des environnements industriels où ils sont soumis à une utilisation continue et à des conditions difficiles. Les joints tournants doivent donc être durables et faciles à entretenir.

La conception doit incorporer des matériaux et des composants résistants à l’usure, à la corrosion et à la fatigue. Par exemple, l’utilisation d’acier trempé dans les engrenages et les roulements peut augmenter leur durabilité. De plus, le joint doit être conçu pour être facilement accessible pour l’entretien et la réparation.

Un entretien régulier est essentiel pour garantir les performances à long terme des joints rotatifs. La conception doit permettre une inspection, une lubrification et un remplacement faciles des composants. Cela peut réduire les temps d'arrêt et augmenter l'efficacité globale du robot.

6. Compatibilité et intégration

Les robots collaboratifs doivent souvent être intégrés à d'autres systèmes et composants, tels que des capteurs, des contrôleurs et des effecteurs finaux. Les joints tournants doivent donc être conçus pour être compatibles avec ces systèmes.

Les articulations doivent avoir des interfaces et des protocoles de communication standard pour faciliter une intégration facile. Par exemple, ils devraient être capables de communiquer avec le système de contrôle du robot en utilisant des normes de communication industrielles courantes telles qu'Ethernet ou le bus CAN.

De plus, la conception doit permettre un montage et une connexion faciles des capteurs et autres composants. Cela permet de garantir que le robot peut être facilement personnalisé et adapté à différentes applications.

7. Coût - efficacité

Le coût est un facteur important dans la conception des joints tournants des robots. Bien que des joints hautes performances soient souhaitables, ils doivent être rentables pour rendre le robot collaboratif compétitif sur le marché.

La conception doit viser à équilibrer les performances et les coûts. Ceci peut être réalisé grâce à l'utilisation de matériaux et de processus de fabrication rentables. Par exemple, des techniques de production de masse peuvent être utilisées pour réduire le coût de fabrication des joints.

De plus, la conception doit tenir compte du coût de possession à long terme, y compris la maintenance et la consommation d'énergie. Un joint économe en énergie et nécessitant moins d'entretien peut entraîner des économies significatives tout au long de sa durée de vie.

Conclusion

La conception de joints rotatifs pour robots collaboratifs est une tâche complexe qui nécessite un examen attentif de plusieurs facteurs. La sécurité, la précision, la capacité de couple, la compacité, la durabilité, la compatibilité et la rentabilité sont autant d'aspects importants qui doivent être pris en compte. En tant que fournisseur de joints rotatifs pour robots, nous nous engageons à fournir des joints de haute qualité qui répondent à ces exigences de conception.

Si vous souhaitez en savoir plus sur nos joints tournants pour robots ou si vous souhaitez les acheter pour votre projet de robot collaboratif, nous vous invitons à nous contacter pour une discussion détaillée. Notre équipe d’experts peut vous fournir les informations et le soutien dont vous avez besoin pour faire le bon choix pour votre application.

Références

• Craig, JJ (2005). Introduction à la robotique : mécanique et contrôle. Salle Pearson-Prentice.
• Siciliano, B. et Khatib, O. (éd.). (2016). Manuel Springer de robotique. Springer.
• Spong, MW, Hutchinson, S. et Vidyasagar, M. (2006). Modélisation et contrôle de robots. Wiley.