Quelles sont les principales parties d'un robot?

1. Source d'alimentation

1.1 Batteries

• Batteries lithium-ion: Celles-ci sont largement utilisées dans les robots portables en raison de leur haute densité énergétique, de leur longue durée de vie et de leur faible taux d'autodécharge. Par exemple, de nombreux robots grand public comme les aspirateurs robots et les drones utilisent des batteries lithium-ion pour l'alimentation.

• Batteries nickel-hydrure métallique (NiMH): Les batteries NiMH offrent un bon équilibre entre coût et performance. Elles sont souvent utilisées dans les robots de taille moyenne où une quantité modérée d'énergie est requise sur une période prolongée.

• Batteries plomb-acide: Bien que plus lourdes et moins denses en énergie que les batteries lithium-ion et NiMH, les batteries plomb-acide sont encore utilisées dans certains grands robots industriels en raison de leur faible coût et de leur capacité à fournir des courants élevés.

1.2 Alimentation externe

• Certains robots, en particulier ceux utilisés dans des environnements industriels fixes, sont connectés à une alimentation externe. Cela garantit une source d'alimentation continue et stable, éliminant le besoin de recharger ou de remplacer les batteries. Par exemple, les bras robotiques dans les usines de fabrication sont souvent alimentés par un réseau électrique externe.

2. Actionneurs

2.1 Moteurs électriques

• Moteurs CC: Les moteurs à courant continu (CC) sont des actionneurs simples et économiques couramment utilisés dans les robots de petite et moyenne taille. Ils offrent un bon contrôle de la vitesse et sont faciles à interfacer avec les microcontrôleurs. Par exemple, les roues d'une voiture robotisée sont souvent entraînées par des moteurs CC.

• Moteurs CA: Les moteurs à courant alternatif (CA) sont plus adaptés aux applications à haute puissance et se trouvent couramment dans les grands robots industriels. Ils fournissent un couple élevé et peuvent fonctionner à des vitesses élevées, ce qui les rend idéaux pour des tâches telles que le levage d'objets lourds.

• Moteurs pas à pas: Les moteurs pas à pas se déplacent par étapes discrètes, ce qui permet un contrôle précis du positionnement. Ils sont largement utilisés dans les applications où un mouvement précis est requis, telles que les imprimantes 3D et les machines CNC.

2.2 Actionneurs pneumatiques

• Les actionneurs pneumatiques utilisent de l'air comprimé pour générer un mouvement. Ils sont connus pour leur rapport force/poids élevé et leurs temps de réponse rapides. Les vérins pneumatiques sont couramment utilisés dans les robots industriels pour des tâches telles que la préhension et le levage d'objets.

2.3 Actionneurs hydrauliques

• Les actionneurs hydrauliques utilisent un fluide sous pression pour produire un mouvement linéaire ou rotatif. Ils sont capables de générer des forces très élevées et sont souvent utilisés dans les robots industriels lourds, tels que ceux utilisés dans la construction et l'exploitation minière.

3. Capteurs

3.1 Capteurs de proximité

• Capteurs infrarouges (IR): Les capteurs IR détectent la présence d'objets en émettant une lumière infrarouge et en mesurant la lumière réfléchie. Ils sont couramment utilisés dans les robots pour l'évitement d'obstacles et la navigation. Par exemple, un aspirateur robot utilise des capteurs IR pour détecter les murs et les meubles.

• Capteurs ultrasoniques: Les capteurs ultrasoniques fonctionnent en émettant des ondes sonores à haute fréquence et en mesurant le temps qu'il faut aux ondes pour rebondir sur un objet. Ils sont utiles pour mesurer les distances et détecter les objets dans un large éventail d'environnements, y compris les zones sombres ou poussiéreuses.

3.2 Capteurs de vision

• Caméras: Les caméras sont essentielles pour les robots qui ont besoin de percevoir leur environnement visuellement. Elles peuvent être utilisées pour des tâches telles que la reconnaissance d'objets, la reconnaissance faciale et la navigation. Par exemple, les drones autonomes utilisent des caméras pour capturer des images de l'environnement et prendre des décisions basées sur les données visuelles.

• Capteurs lidar: Les capteurs lidar (Light Detection and Ranging) utilisent des faisceaux laser pour créer une carte 3D de l'environnement. Ils sont largement utilisés dans les véhicules autonomes et les robots pour la navigation et la détection d'obstacles, fournissant des mesures de distance très précises.

3.3 Capteurs de force et de couple

• Les capteurs de force et de couple mesurent la quantité de force ou de couple appliquée à l'effecteur final ou aux articulations d'un robot. Ils sont cruciaux pour les tâches qui nécessitent un contrôle précis de la force, telles que les opérations d'assemblage et la chirurgie robotique. Par exemple, un bras robotique utilisé dans la fabrication peut utiliser des capteurs de force pour s'assurer qu'il applique la bonne quantité de force lors de l'assemblage des composants.

4. Contrôleur

4.1 Microcontrôleurs

• Les microcontrôleurs sont de petits circuits intégrés qui contiennent un processeur, de la mémoire et des ports d'entrée/sortie (E/S). Ils sont le "cerveau" de nombreux robots de petite et moyenne taille, responsables du traitement des données des capteurs, de la prise de décisions et du contrôle des actionneurs. Par exemple, un microcontrôleur Arduino peut être utilisé pour contrôler le mouvement d'un bras robotique simple.

4.2 Automates programmables industriels (API)

• Les API sont des contrôleurs de qualité industrielle conçus pour être utilisés dans des environnements difficiles. Ils sont couramment utilisés dans les robots industriels à grande échelle et les systèmes d'automatisation, offrant un contrôle fiable et en temps réel. Les API peuvent être programmés pour effectuer des séquences complexes d'opérations et peuvent communiquer avec d'autres appareils du système.

4.3 Contrôleurs informatiques

• Pour les robots plus avancés, tels que les véhicules autonomes et les robots humanoïdes, des contrôleurs informatiques sont souvent utilisés. Ces contrôleurs se composent généralement d'un ordinateur haute performance avec un logiciel spécialisé pour la perception, la planification et le contrôle. Ils peuvent traiter de grandes quantités de données provenant de plusieurs capteurs et prendre des décisions complexes en temps réel.

5. Effecteur final

5.1 Pinces

• Pinces à mâchoires parallèles: Les pinces à mâchoires parallèles sont le type d'effecteur final le plus courant utilisé dans les robots industriels. Elles se composent de deux mâchoires qui se déplacent en parallèle pour saisir des objets de différentes formes et tailles.

• Pinces à ventouse: Les pinces à ventouse utilisent la pression du vide pour se fixer aux objets. Elles conviennent à la manipulation de surfaces plates ou lisses, telles que des feuilles de verre ou des composants électroniques.

5.2 Outils

• Selon l'application, les robots peuvent être équipés de divers outils en tant qu'effecteurs finaux. Par exemple, un bras robotique utilisé en soudure peut avoir une torche de soudage comme effecteur final, tandis qu'un robot utilisé en peinture peut avoir un pulvérisateur de peinture.

6. Châssis ou corps

6.1 Structure

• Le châssis ou le corps d'un robot fournit le support structurel pour tous les autres composants. Il doit être suffisamment solide pour résister aux forces et aux couples générés par les actionneurs et le poids de la charge utile. Dans les robots industriels, le châssis est souvent en acier ou en aluminium pour sa résistance et sa durabilité.

6.2 Composants de mobilité (pour les robots mobiles)

• Roues: Les roues sont le composant de mobilité le plus courant pour les robots terrestres. Elles se présentent sous différents types, tels que les roues fixes, les roues folles et les roues omnidirectionnelles, chacune offrant différents niveaux de maniabilité.

• Chenilles: Les chenilles sont utilisées dans les robots qui doivent fonctionner sur des terrains accidentés ou inégaux. Elles offrent une meilleure traction et stabilité par rapport aux roues, ce qui les rend adaptées aux applications telles que les robots militaires et les robots agricoles.

• Jambes: Les robots à pattes, tels que les robots humanoïdes et les robots quadrupèdes, utilisent des jambes pour la locomotion. Les jambes permettent aux robots de naviguer dans des environnements complexes et d'effectuer des tâches difficiles pour les robots à roues ou à chenilles, comme monter des escaliers.

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