Un innovateur dans le domaine de la robotique collaborative spécialisée a surmonté un goulot d'étranglement critique entre le prototype et la production en passant des servocommandes standard à une architecture multi-axes personnalisée. Cette consolidation a permis de réduire considérablement les coûts du matériel de contrôle des mouvements et l'encombrement physique, tout en maintenant le contrôle de l'impédance à large bande passante nécessaire à une interaction sûre et centrée sur l'homme.
Le défi : une grande précision avec des contraintes spatiales étroites
Un développeur mettait au point un robot collaboratif hautement spécialisé (cobot) conçu pour une interaction humaine directe. Pour fonctionner de manière sûre et efficace, l'application nécessitait une synchronisation multi-bras capable d'un contrôle d'impédance avancé (retour de force).
L'électronique de commande devait s'intégrer dans un boîtier grand public fortement contraint et insonorisé, ce qui excluait les armoires industrielles traditionnelles. En outre, le système exigeait une intégration très fiable de la fonction Safe Torque Off (STO) afin de garantir une conformité stricte avec les normes de sécurité de la collaboration.
L'obstacle : le compromis performance/emballage
Au cours de la R&D, les variateurs FlexPro® standard ont prouvé avec succès le concept technique, en fournissant la densité de couple et la précision de communication EtherCAT requises.
Cependant, à mesure que le projet évoluait vers la production en série, les frais généraux d'emballage physique et les coûts unitaires par axe de la configuration du prototype constituaient un obstacle majeur.
L'équipe d'ingénieurs a été confrontée à un dilemme matériel courant : trouver un moyen de maintenir des performances haptiques de premier ordre sans dépasser les objectifs de coûts de production stricts ou sans augmenter l'encombrement physique.
La solution : Consolidation architecturale
Reconnaissant que les obstacles résidaient dans l'emballage redondant et la duplication des composants plutôt que dans la technologie de mouvement de base, ADVANCED Motion Controls a proposé une refonte structurelle. Les axes du robot fonctionnant de manière interdépendante, AMC a mis au point une solution d'entraînement à deux axes personnalisée qui regroupe deux axes de contrôle sur une seule carte de circuit imprimé (PCB).
- Élimination de la redondance : En partageant les circuits logiques, les entrées d'alimentation et les interfaces de communication, la conception a éliminé la nécessité de dupliquer les connecteurs, les boîtiers et les processeurs.
- Intégration simplifiée : La conception consolidée a permis de réduire considérablement le câblage interne, d'améliorer la circulation de l'air dans le châssis compact et de réduire le temps d'assemblage global.
- Communications unifiées : La carte personnalisée présentait un nœud EtherCAT unique et rationalisé, ce qui simplifiait le plan du réseau du contrôleur principal.
Les résultats : Réaliser l'économie de l'unité de production
Le pivot architectural a permis au développeur de combler le fossé entre les performances du prototype et les objectifs de production.
- Le rapport coût-efficacité : L'approche multi-axes a permis de réduire considérablement le coût par axe et d'atteindre le niveau économique requis sans sacrifier les performances.
- Lancement de la production : Le respect d'objectifs stricts en matière de nomenclature a permis à l'entreprise de passer de la phase de prototypage à celle de la fabrication à plein régime.
- Amélioration continue : Le succès de la consolidation initiale s'est transformé en un partenariat d'ingénierie permanent axé sur l'optimisation continue de l'architecture de contrôle des mouvements du système.
