Engrenages
Les boîtes de vitesses robotisées peuvent utiliser différents types d'engrenages en fonction des exigences spécifiques de la conception et des fonctionnalités du robot. Certains des types d'engrenages courants utilisés dans les boîtes de vitesses robotiques comprennent :
- Engrenages droits :Les engrenages droits sont le type d’engrenage le plus simple et le plus couramment utilisé. Ils ont des dents droites parallèles à l’axe de rotation. Les engrenages droits sont efficaces pour transférer la puissance entre des arbres parallèles et sont souvent utilisés dans les boîtes de vitesses robotisées pour les applications à vitesse modérée.
- Engrenages hélicoïdaux :Les engrenages hélicoïdaux ont des dents inclinées qui sont coupées selon un angle par rapport à l'axe de l'engrenage. Ces engrenages offrent un fonctionnement plus fluide et une capacité de charge plus élevée que les engrenages droits. Ils conviennent aux applications où un faible bruit et une transmission de couple élevée sont nécessaires, telles que les articulations robotiques et les bras robotiques à grande vitesse.
- Engrenages coniques :Les engrenages coniques ont des dents de forme conique et sont utilisés pour transmettre le mouvement entre des arbres qui se croisent. Ils sont couramment utilisés dans les boîtes de vitesses robotiques pour changer la direction de la transmission de puissance, comme dans les mécanismes différentiels des transmissions robotiques.
- Engrenages planétaires :Les engrenages planétaires sont constitués d'un engrenage central (engrenage solaire) entouré d'un ou plusieurs engrenages extérieurs (engrenages planétaires) qui tournent autour de lui. Ils offrent compacité, transmission de couple élevée et polyvalence en matière de réduction ou d'amplification de vitesse. Les engrenages planétaires sont souvent utilisés dans les boîtes de vitesses robotiques pour les applications à couple élevé, telles que les bras robotiques et les mécanismes de levage.
- Engrenages à vis sans fin :Les engrenages à vis sans fin se composent d'une vis sans fin (un engrenage en forme de vis) et d'un engrenage accouplé appelé roue à vis sans fin. Ils offrent des rapports de réduction élevés et conviennent aux applications où une multiplication importante du couple est requise, comme dans les actionneurs robotiques et les mécanismes de levage.
- Engrenages cycloïdaux :Les engrenages cycloïdaux utilisent des dents de forme cycloïdale pour obtenir un fonctionnement fluide et silencieux. Ils offrent une haute précision et sont souvent utilisés dans les boîtes de vitesses robotiques pour les applications où un positionnement et un contrôle de mouvement précis sont essentiels, comme dans les robots industriels et les machines CNC.
- Crémaillère:Les engrenages à crémaillère et pignon se composent d'un engrenage linéaire (crémaillère) et d'un engrenage circulaire (pignon) engrenés ensemble. Ils sont couramment utilisés dans les boîtes de vitesses robotiques pour les applications de mouvement linéaire, comme dans les robots cartésiens et les portiques robotiques.
La sélection des engrenages pour une boîte de vitesses robotisée dépend de facteurs tels que la vitesse souhaitée, le couple, l'efficacité, le niveau de bruit, les contraintes d'espace et les considérations de coût. Les ingénieurs choisissent les types d'engrenages et les configurations les plus appropriés pour optimiser les performances et la fiabilité du système robotique.
Engrenages pour bras robotisés
Les bras robotiques sont des composants essentiels de nombreux systèmes robotiques, utilisés dans diverses applications allant de la fabrication et de l'assemblage aux soins de santé et à la recherche. Les types d'engrenages utilisés dans les bras robotiques dépendent de facteurs tels que la conception du bras, les tâches prévues, la capacité de charge utile et la précision requise. Voici quelques types d’engrenages courants utilisés dans les bras robotiques :
- Entraînements harmoniques :Les entraînements harmoniques, également appelés engrenages à ondes de déformation, sont largement utilisés dans les bras robotiques en raison de leur conception compacte, de leur densité de couple élevée et de leur contrôle précis des mouvements. Ils se composent de trois composants principaux : un générateur de vagues, une cannelure flexible (engrenage flexible à paroi mince) et une cannelure circulaire. Les entraînements harmoniques offrent un jeu nul et des taux de réduction élevés, ce qui les rend adaptés aux applications nécessitant un positionnement précis et un mouvement fluide, telles que la chirurgie robotique et l'automatisation industrielle.
- Engrenages cycloïdaux :Les engrenages cycloïdaux, également connus sous le nom d'entraînements cycloïdaux ou d'entraînements cyclo, utilisent des dents de forme cycloïdale pour obtenir un fonctionnement fluide et silencieux. Ils offrent une transmission de couple élevée, un jeu minimal et une excellente absorption des chocs, ce qui les rend adaptés aux bras robotiques dans des environnements difficiles ou des applications nécessitant une capacité de charge et une précision élevées.
- Engrenages planétaires harmoniques :Les engrenages planétaires harmoniques combinent les principes des entraînements harmoniques et des engrenages planétaires. Ils comportent une couronne flexible (semblable à une cannelure flexible dans les entraînements harmoniques) et plusieurs engrenages planétaires tournant autour d'un engrenage solaire central. Les engrenages planétaires harmoniques offrent une transmission de couple élevée, une compacité et un contrôle de mouvement précis, ce qui les rend adaptés aux bras robotisés dans des applications telles que les opérations de prélèvement et de placement et la manutention de matériaux.
- Engrenages planétaires :Les engrenages planétaires sont couramment utilisés dans les bras robotiques pour leur conception compacte, leur transmission de couple élevée et leur polyvalence en matière de réduction ou d'amplification de vitesse. Ils se composent d’un engrenage solaire central, de plusieurs engrenages planétaires et d’une couronne extérieure. Les engrenages planétaires offrent un rendement élevé, un jeu minimal et une excellente capacité de charge, ce qui les rend adaptés à diverses applications de bras robotiques, notamment les robots industriels et les robots collaboratifs (cobots).
- Engrenages droits :Les engrenages droits sont simples et largement utilisés dans les bras robotiques en raison de leur facilité de fabrication, de leur rentabilité et de leur adéquation aux applications à charge modérée. Ils sont constitués de dents droites parallèles à l'axe de l'engrenage et sont couramment utilisés dans les articulations de bras robotiques ou les systèmes de transmission où une haute précision n'est pas critique.
- Engrenages coniques :Les engrenages coniques sont utilisés dans les bras robotiques pour transmettre le mouvement entre des arbres qui se croisent sous différents angles. Ils offrent un rendement élevé, un fonctionnement fluide et une conception compacte, ce qui les rend adaptés aux applications de bras robotiques nécessitant des changements de direction, telles que les mécanismes d'articulation ou les effecteurs terminaux.
La sélection des engrenages pour les bras robotiques dépend des exigences spécifiques de l'application, notamment la capacité de charge utile, la précision, la vitesse, les contraintes de taille et les facteurs environnementaux. Les ingénieurs choisissent les types d'engrenages et les configurations les plus appropriés pour optimiser les performances, la fiabilité et l'efficacité du bras robotique.
Roues motrices
Entraînements intégrés aux roues pour la robotique, différents types d'engrenages sont utilisés pour transmettre la puissance du moteur aux roues, permettant au robot de se déplacer et de naviguer dans son environnement. Le choix des vitesses dépend de facteurs tels que la vitesse souhaitée, le couple, l'efficacité et les contraintes de taille. Voici quelques types d’engrenages courants utilisés dans les entraînements de roues pour la robotique :
- Engrenages droits :Les engrenages droits sont l’un des types d’engrenages les plus couramment utilisés dans les transmissions par roues. Ils ont des dents droites parallèles à l'axe de rotation et sont efficaces pour transférer la puissance entre des arbres parallèles. Les engrenages droits conviennent aux applications où la simplicité, la rentabilité et les charges modérées sont requises.
- Engrenages coniques :Les engrenages coniques sont utilisés dans les roues motrices pour transmettre le mouvement entre des arbres qui se croisent selon un angle. Ils ont des dents de forme conique et sont couramment utilisés dans les entraînements de roues robotiques pour changer la direction de la transmission de puissance, comme dans les mécanismes différentiels des robots à direction différentielle.
- Engrenages planétaires :Les engrenages planétaires sont compacts et offrent une transmission de couple élevée, ce qui les rend adaptés aux entraînements de roues robotisés. Ils se composent d’un engrenage solaire central, de plusieurs engrenages planétaires et d’une couronne extérieure. Les engrenages planétaires sont souvent utilisés dans les entraînements de roues robotisés pour obtenir des rapports de réduction et une multiplication de couple élevés dans un petit boîtier.
- Engrenages à vis sans fin :Les engrenages à vis sans fin se composent d'une vis sans fin (un engrenage en forme de vis) et d'un engrenage accouplé appelé roue à vis sans fin. Ils offrent des rapports de réduction élevés et conviennent aux applications où une multiplication importante du couple est requise, comme dans les entraînements de roues robotisés pour les véhicules lourds ou les robots industriels.
- Engrenages hélicoïdaux :Les engrenages hélicoïdaux ont des dents inclinées qui sont coupées selon un angle par rapport à l'axe de l'engrenage. Ils offrent un fonctionnement plus fluide et une capacité de charge plus élevée que les engrenages droits. Les engrenages hélicoïdaux conviennent aux entraînements de roues robotiques où un faible bruit et une transmission de couple élevée sont requis, comme dans les robots mobiles naviguant dans des environnements intérieurs.
- Crémaillère:Les engrenages à crémaillère et pignon sont utilisés dans les entraînements de roues robotisés pour convertir le mouvement de rotation en mouvement linéaire. Ils sont constitués d'un engrenage circulaire (pignon) engrené avec un engrenage linéaire (crémaillère). Les engrenages à crémaillère et pignon sont couramment utilisés dans les systèmes de mouvement linéaire pour les entraînements de roues robotisés, tels que les robots cartésiens et les machines CNC.
La sélection des vitesses pour les entraînements de roues robotisés dépend de facteurs tels que la taille, le poids, le terrain, les exigences de vitesse et la source d'alimentation du robot. Les ingénieurs choisissent les types d'engrenages et les configurations les plus appropriés pour optimiser les performances, l'efficacité et la fiabilité du système de locomotion du robot.
Pinces et effecteurs finaux
Les pinces et les effecteurs terminaux sont des composants fixés à l’extrémité des bras robotiques pour saisir et manipuler des objets. Même si les engrenages ne constituent pas toujours le composant principal des pinces et des effecteurs finaux, ils peuvent être intégrés à leurs mécanismes pour des fonctionnalités spécifiques. Voici comment les engrenages peuvent être utilisés dans l'équipement associé aux pinces et aux effecteurs terminaux :
- Actionneurs :Les pinces et les effecteurs terminaux nécessitent souvent des actionneurs pour ouvrir et fermer le mécanisme de préhension. Selon la conception, ces actionneurs peuvent incorporer des engrenages pour traduire le mouvement de rotation d'un moteur en mouvement linéaire nécessaire pour ouvrir et fermer les doigts de la pince. Les engrenages peuvent être utilisés pour amplifier le couple ou ajuster la vitesse de mouvement de ces actionneurs.
- Systèmes de transmission :Dans certains cas, les préhenseurs et les effecteurs terminaux peuvent nécessiter des systèmes de transmission pour transférer la puissance de l'actionneur au mécanisme de préhension. Des engrenages peuvent être utilisés dans ces systèmes de transmission pour ajuster la direction, la vitesse ou le couple de la puissance transmise, permettant ainsi un contrôle précis de l'action de préhension.
- Mécanismes d'ajustement :Les préhenseurs et les effecteurs finaux doivent souvent s'adapter à des objets de différentes tailles et formes. Les engrenages peuvent être utilisés dans les mécanismes de réglage pour contrôler la position ou l'espacement des doigts de préhension, leur permettant ainsi de s'adapter à divers objets sans avoir besoin d'un réglage manuel.
- Mécanismes de sécurité :Certaines pinces et effecteurs terminaux intègrent des fonctions de sécurité pour éviter d'endommager la pince ou les objets manipulés. Des engrenages peuvent être utilisés dans ces mécanismes de sécurité pour fournir une protection contre les surcharges ou pour désengager la pince en cas de force excessive ou de blocage.
- Systèmes de positionnement :Les pinces et les effecteurs finaux peuvent nécessiter un positionnement précis pour saisir les objets avec précision. Les engrenages peuvent être utilisés dans les systèmes de positionnement pour contrôler le mouvement des doigts de préhension avec une grande précision, permettant ainsi des opérations de préhension fiables et reproductibles.
- Pièces jointes des effecteurs finaux :En plus des doigts de préhension, les effecteurs terminaux peuvent inclure d'autres accessoires tels que des ventouses, des aimants ou des outils de coupe. Des engrenages peuvent être utilisés pour contrôler le mouvement ou le fonctionnement de ces accessoires, permettant une fonctionnalité polyvalente dans la manipulation de différents types d'objets.
Même si les engrenages ne constituent peut-être pas le composant principal des préhenseurs et des effecteurs finaux, ils peuvent jouer un rôle crucial dans l'amélioration de la fonctionnalité, de la précision et de la polyvalence de ces composants robotiques. La conception spécifique et l'utilisation des engrenages dans les pinces et les effecteurs terminaux dépendront des exigences de l'application et des caractéristiques de performance souhaitées.
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