En tant qu'équipement clé dans l'automatisation industrielle moderne, robots industriels jouent un rôle central dans l’amélioration de l’efficacité de la production, l’amélioration de la qualité des produits et la réduction des coûts de main-d’œuvre. Cependant, le coût élevé de l’approvisionnement devient souvent un obstacle majeur pour les entreprises qui cherchent à adopter des robots industriels. Beaucoup peuvent supposer que la structure complexe des robots industriels entraîne des coûts de fabrication élevés. En réalité, le structure du corps ne représente qu'environ 10%-28% du coût total. Ce qui détermine véritablement le prix des robots industriels, ce sont leurs composants principaux : le réducteur, le servomoteur et le contrôleur. Ensemble, ces trois composants essentiels représentent environ 70 % du coût total, constituant les facteurs clés des performances du robot et les aspects les plus difficiles sur le plan technologique.
Le contrôleur est le système de contrôle central d’un robot industriel, fonctionnant comme un cerveau humain. Il reçoit et traite les données des capteurs, exécute la planification des mouvements et coordonne le mouvement de chaque articulation. Un excellent contrôleur doit posséder les caractéristiques clés suivantes :
• Haute puissance de calcul:
Les robots industriels doivent traiter de grandes quantités de données de capteurs en temps réel et effectuer des calculs cinématiques et dynamiques complexes, nécessitant de puissantes capacités informatiques.
• Performances en temps réel:
Le contrôleur doit répondre rapidement aux commandes externes et aux retours des capteurs pour garantir un contrôle de mouvement précis et en temps réel.
• Stabilité et fiabilité:
Fonctionnant dans des environnements industriels difficiles, le contrôleur doit maintenir une fiabilité et une stabilité élevées pour un fonctionnement continu.
• Prise en charge des algorithmes avancés de contrôle de mouvement:
Les robots industriels modernes exécutent des trajectoires de mouvement complexes (par exemple, interpolation linéaire, interpolation circulaire), nécessitant des contrôleurs prenant en charge des algorithmes sophistiqués.
La complexité de la technologie des contrôleurs réside dans conception de matériel, développement de logiciels et optimisation d'algorithmes. Des processeurs hautes performances, des interfaces de capteurs de précision et des algorithmes de contrôle avancés contribuent tous à ce coût élevé. De plus, les contrôleurs impliquent des frais de propriété intellectuelle et de licence, ce qui alourdit encore la structure des coûts.
Le réducteur est le composant central des articulations d’un robot industriel, chargé de convertir la rotation à grande vitesse du moteur en sortie à faible vitesse et à couple élevé tout en assurant la précision et la stabilité du mouvement. Cela a un impact critique sur la capacité de charge, la vitesse et la précision de positionnement du robot.
Le coût élevé des réducteurs provient de :
• Précision de fabrication extrême:
Particulièrement pour entraînements harmoniques et les réducteurs RV, l'usinage des engrenages internes nécessite une précision au micron, exigeant un équipement coûteux et un contrôle qualité strict.
• Processus de fabrication complexes:
La production de réducteurs implique plusieurs étapes : broyage, traitement thermique, assemblage, chacune nécessitant un savoir-faire et une expertise qualifiés.
• Normes élevées en matière de matériaux:
Les réducteurs doivent supporter des forces de couple et d'impact élevées, ce qui nécessite des matériaux de haute résistance et résistants à l'usure, qui sont coûteux.
Parmi les différents types de réducteurs, les entraînements harmoniques et les réducteurs RV sont largement utilisés dans les articulations de robots en raison de leur haute précision, rigidité et densité de couple. Cependant, leur difficulté de fabrication en fait également les plus chers.
Le servomoteur agit comme la « source d'énergie » des robots industriels, fournissant un contrôle de mouvement avec des ajustements précis du positionnement, de la vitesse et du couple. Contrairement aux moteurs standards, les servomoteurs permettent une exécution précise des mouvements basée sur des signaux de commande, garantissant ainsi que les robots suivent des trajectoires prédéfinies.
Le coût élevé des servomoteurs est dû à :
• Haute réactivité :
Doit s'adapter rapidement aux signaux de contrôle pour des mouvements rapides et précis.
• Précision exceptionnelle :
Nécessite un contrôle de haute précision de la position, de la vitesse et du couple pour un mouvement fluide du robot.
• Fiabilité dans des conditions difficiles :
Doit résister aux températures élevées, aux vibrations et à la poussière en milieu industriel.
Pour répondre à ces demandes, les servomoteurs utilisent des matériaux magnétiques hautes performances, des capteurs de précision et des algorithmes de contrôle complexes, qui contribuent tous à leur coût élevé.
Le coût élevé des robots industriels ne vient pas de leur structure corporelle mais plutôt de leur composants de base - réducteurs, servomoteurs, et les contrôleurs. Ces trois éléments sont non seulement essentiels aux performances des robots, mais représentent également les barrières technologiques les plus élevées du secteur.
