D’après Morgan Stanley Research, le marché de la robotique humanoïde pourrait s’élever à 5 000 milliards de dollars d’ici 2050, avec la possibilité que plus d’un milliard de robots humanoïdes soient opérationnels à travers le monde. Cette expansion englobe non seulement les robots en question, mais également le développement des chaînes d’approvisionnement, de l’entretien et des infrastructures de service qui leur sont associées. Alors que les robots humanoïdes se perfectionnent de plus en plus, capables de mimétiser les gestes humains, de naviguer dans des milieux complexes et d’établir une communication fluide avec les individus, l’importance des mécanismes internes s’accroît. Les roulements, qui sont des éléments essentiels parmi ceux-ci, garantissent des mouvements précis, fiables et fluides.
Roulements : définition
Les roulements sont présents tout au long de la structure d’un robot, notamment au niveau des articulations, des actionneurs et d’autres points de jointure essentiels. Avec une multitude de genres de roulements disponibles, chacun conçu pour des tâches spécifiques, ils sont indispensables pour procurer l’agilité, la stabilité et la réponse nécessaires à des performances humanoïdes avancées.
En réduisant les résistances, en soutenant les poids et en orientant les déplacements, les roulements ont un rôle primordial dans l’accomplissement de mouvements comparables à ceux des êtres humains. À l’opposé des robots industriels conventionnels qui agissent généralement dans des zones restreintes et accomplissent des tâches routinières, les robots humanoïdes demandent une articulation polyvalente ainsi qu’une mobilité fluide, le tout intégré dans un format compact et léger. Ce niveau de mouvement et de contrôle est rendu possible grâce aux roulements.
Différents types de roulements et leurs applications
- Les roulements à billes sont ceux qui sont le plus fréquemment employés. Ils sont élaborés pour résister simultanément à des contraintes radiales et axiales tout en réduisant les frictions au minimum. Grâce à leur format réduit et leur simplicité d’adaptation, ils sont parfaitement adaptés aux applications nécessitant une grande vitesse et une faible charge, notamment pour les petites articulations des membres humanoïdes comme les poignets, coudes, épaules, mains et doigts. Les petits moteurs à grande vitesse bénéficient également des roulements à billes miniatures, qui aident à minimiser l’usure et à préserver la précision.
- Les roulements à rouleaux se servent de rouleaux cylindriques au lieu de billes, leur offrant ainsi la capacité de supporter des charges radiales nettement plus imposantes que les roulements à billes. Ils sont donc indispensables pour la stabilité structurelle des robots humanoïdes, notamment pour les mouvements sur deux jambes. On les utilise fréquemment dans les articulations de la jambe et les axes porteurs où le robot doit supporter un poids et une force considérables lors de la marche et du maintien en équilibre. Les roulements à rouleaux sont aussi parfaitement adaptés aux régions soumises à de lourdes charges qui demandent robustesse et stabilité, comme c’est le cas pour les mécanismes de hanches et de taille.
- Les roulements à aiguilles, une variante des roulements à rouleaux, se caractérisent par l’utilisation de rouleaux étroits et allongés, ce qui les rend parfaits pour les conceptions où l’espace est limité sans compromettre le rendement. Ces derniers sont particulièrement appropriés pour les actionneurs rotatifs, les montages de charnières et les joints compacts des membres, où ils apportent à la fois robustesse et rigidité dans des espaces limités. Les paliers de butée, spécifiquement élaborés pour supporter des forces axiales (poussées), se retrouvent fréquemment dans les pièces tournantes comme les mécanismes de cou et les articulations du poignet. Dans les robots verticaux, ils sont essentiels pour assurer une transmission efficace des forces verticales sans introduire de friction susceptible de limiter les déplacements.
- Les roulements sphériques garantissent une liberté de mouvement plus étendue ainsi qu’une amplitude de rotation supérieure par rapport aux autres types de roulements, autorisant la rotation sur divers axes, semblable à une articulation sphérique.
Ils conviennent donc idéalement aux applications qui requièrent des mouvements complexes et multidimensionnels, comme les articulations de la hanche et de l’épaule dans les robots humanoïdes, ainsi que les systèmes à cardan pour les caméras et capteurs.
- Les roulements à rouleaux croisés exploitent des rouleaux cylindriques organisés en forme de croix, offrant ainsi une rigidité et une précision multidirectionnelle hors du commun. Ils sont parfaitement adaptés pour les applications robotiques de petite taille et de haute précision, à l’instar des joints du poignet, des systèmes de vision et des manipulateurs, où une grande rigidité et précision sont indispensables sans occuper trop d’espace.
L’importance des roulements
Avec l’avancement continu de la robotique humanoïde, les systèmes mécaniques pour le déplacement doivent se moderniser en synchronisation. Les roulements continueront d’être un élément essentiel de ces dispositifs, fournissant la précision, la rapidité requise pour que les robots opèrent en toute sécurité et efficacité dans les environnements humains. Bien que les roulements soient de petite taille, leur influence sur la robotique humanoïde est considérable. Chaque variante, qu’il s’agisse de roulements à billes compacts ou de rouleaux porteurs, participe à l’instauration de mouvements réalistes au sein des machines. Appréhender leur mode de fonctionnement et leur application permet aux ingénieurs de concevoir des robots aptes à marcher, soulever des poids et interagir avec un degré de sophistication qui était autrefois considéré comme étant uniquement du domaine de la science-fiction.
Peu importe votre projet, le bon roulement peut être déterminant !
