Robotique humanoïde représente l'une des applications les plus difficiles pour moteur électrique systèmes, nécessitant un équilibre optimal entre densité de puissance, contrôle de précision et efficacité énergétique. Ce guide fournit un cadre complet pour sélectionner des moteurs en fonction de exigences spécifiques aux articulations et les considérations globales d’intégration du système.
1.1 Exigences de densité de couple
Membres inférieurs : 5-10 Nm/kg (exigences de la phase d'appui)
Membres supérieurs : 2-5 Nm/kg (tâches de manipulation)
Capacité de charge axiale : minimum 3 × le poids corporel pour l'absorption des chocs
1.2 Spécifications de réponse dynamique
Bande passante : >50 Hz pour le contrôle de la balance
Temps de stabilisation :
Accélération : >100 rad/s² pour les mouvements dynamiques
1.3 Objectifs d'efficacité
Efficacité maximale : >92 % pour BLDC/PMSM
Efficacité de fonctionnement continu : >85 % à 30 % de charge
Capacité de freinage régénératif pour la récupération d'énergie
2.1 Options hautes performances
BLDC à plaie personnalisée: 12-15 Nm/kg (dérivés MIT Cheetah)
PMSM sans emplacement :
Motoréducteurs magnétiques : amplification du couple sans jeu
2.2 Solutions émergentes
Moteurs à flux axial à double stator : réduction de volume de 40 %
Modules intégrés refroidis par liquide : couple continu 20 % plus élevé
Systèmes hybrides pas à pas-servo : une précision rentable
3.1 Sélection de la transmission optimale
Engrenages à ondes de contrainte : rapport 80-120:1, sans jeu
Réducteurs magnétiques : fonctionnement sans entretien
Entraînement direct : conceptions sans roulement pour joints compacts
3.2 Stratégies de gestion thermique
Matériaux à changement de phase pour charges de pointe
Refroidissement par microcanaux dans les enroulements du stator
Composés d'enrobage thermoconducteurs
4.1 Systèmes de locomotion bipède
Boston Dynamics Atlas : hybride hydraulique-électrique
Tesla Optimus : actionnement entièrement électrique à 28 DoF
Honda ASIMO : architecture d'entraînement distribuée
4.2 Sous-systèmes du manipulateur
Shadow Hand : actionnement élastique en série
Système main-bras DLR : doigts contrôlés par couple
Main robotique OpenAI : conception modulaire à faible coût
5.1 Matrice de décision
Performance (pondération de 40 %)
Fiabilité (30%)
Complexité d'intégration (20%)
Coût (10%)
5.2 Processus de vérification
Analyse FEM pour l'intégrité structurelle
Modélisation thermique pour un fonctionnement continu
Simulation dynamique dans MATLAB/Simulink
Conclusion
Le sélection du moteur le processus pour les robots humanoïdes nécessite une approche multidisciplinaire optimisation des aspects électriques, mécaniques et de contrôle domaines. Les développements futurs dans le domaine des semi-conducteurs à large bande interdite et des matériaux magnétiques avancés promettent de nouvelles améliorations des rapports puissance/poids et de l'efficacité énergétique.
