Un connecteur d’articulation pour robot humanoïde doit s’intégrer dans un module compact tout en assurant l’alimentation électrique du moteur, le fonctionnement des freins, ainsi que la transmission des signaux des capteurs et des codeurs, et les communications, malgré les vibrations et les mouvements répétés. Le connecteur peut s'asseoir à l'intérieur du module et rester principalement statique, ou il peut subir un mouvement de câble près d'un axe de rotation. Cette distinction change le câble, la contrainte-décharge, la conservation, et les conditions d'essai.
La sélection devrait s’effectuer à partir d’un modèle d’interface et de mouvement, et non du connecteur le plus petit disponible. La haute densité n’est utile que lorsque la température de contact, l’intégrité du signal, l’accès au raccordement et la maintenance restent maîtrisés.
Cartographier les circuits et les conséquences des défaillances
Répertoriez les phases du moteur, l’alimentation en courant continu, le frein, la détection de température, l’encodeur ou le résolveur, les communications, les connexions de terre de protection ou de masse, ainsi que les circuits de réserve. Enregistrez le courant et la tension normaux ainsi que leurs valeurs crêtes, les transitoires, la bande passante, les chemins de retour, la résistance admissible et la réponse aux défauts.
Séparez les chemins de commutation à forte intensité des circuits de retour à faible niveau lorsque la géométrie et la compatibilité électromagnétique l’exigent. Déterminez quelles connexions doivent rester redondantes ou faire l’objet d’une surveillance. Un connecteur hybride compact simple peut simplifier l'assemblée, mais il peut également concentrer plusieurs fonctions d'échec dans une interface.
Construisez la pile d’emballages en trois dimensions
Contrôlez l’enveloppe d’accouplement, la contre-coque, la sortie du câble, le rayon de courbure, les éléments de fixation, le mécanisme de déverrouillage, l’outil de service, le circuit imprimé, le dissipateur thermique et les jeux de mouvement. Tenir compte des déplacements d’assemblage: un connecteur peut s’encastrer correctement mais ne laisser qu’un espace insuffisant pour la course d’insertion ou pour les doigts du technicien.
Utilisez des références liées au boîtier du joint et effectuez une analyse de tolérance pour la position du panneau, l’emplacement du circuit imprimé, le jeu du connecteur et l’entrée en contact. L'accouplement aveugle nécessite des fonctionnalités d'alignement et de prévention des dommages supplémentaires et doit être validé dans les pires décalages et angles crédibles.
Dissocier le mouvement du connecteur de celui du câble
Dans la mesure du possible, maintenez l’interface accouplée et les terminaisons dans une zone stable, et faites passer le mouvement au travers d’un câble spécialement conçu pour cet axe. Définissez le rayon de courbure, l'angle de torsion, la vitesse, l'accélération, les cycles, la température et la charge. Un câble pour chaîne porte-câbles n’est pas automatiquement adapté à la torsion.
Fournissez des colliers de serrage et un dispositif de décharge progressive de la tension afin que les mouvements du câble n’affectent ni les contacts, ni les sertissages, ni les soudures, ni les terminaisons de blindage. Validez l’ensemble routé dans son intégralité, car les capots, engrenages, tuyaux et faisceaux situés à proximité peuvent influencer le mouvement.
Gérer la densité de courant et la chaleur des articulations
Les modules conjoints intègrent des moteurs, des réducteurs, des roulements, des freins et des composants électroniques qui génèrent de la chaleur. Les courants assignés des connecteurs dépendent du conducteur, de la géométrie des contacts, de la charge simultanée, de la température ambiante, de l’enveloppe et du mode de refroidissement. Calculez la chute de tension et mesurez la température au point de fonctionnement prévu en production.
Le courant de pointe du servo peut être bref mais répétitif. Utilisez le profil de mouvement et de charge complet. Un partage inégal du courant, une augmentation de la résistance de contact après vibration ainsi que la chaleur transmise par le moteur peuvent réduire la marge de sécurité. N’augmentez pas la densité du circuit sans réexaminer l’aspect thermique.
Protéger les retours et la communication
Les canaux d’encodeur, de résolveur et de données nécessitent une affectation appropriée des paires, une impédance adaptée lorsque cela est requis, des chemins de retour, un contrôle de la diaphonie ainsi que la continuité du blindage. Maintenez le torsadage des paires au plus près des contacts et évitez les longs pigtail blindés lorsque la performance en haute fréquence est primordiale.
Le châssis, le cadre du moteur, le blindage des câbles, la coque du connecteur et le contrôleur constituent un seul système CEM. Validez la précision des rétroactions, les erreurs de liaison et le comportement de régulation pendant que les moteurs commutent et que l’articulation évolue sur toute sa plage de position.
Concevoir la rétention et la saisie pour l'assemblage
Choisissez un système de fixation à vis, à baïonnette, à verrouillage par poussée‑traction, à loquet ou destiné au montage sur carte, en tenant compte des contraintes liées aux vibrations, à l’encombrement, à la fréquence d’accouplement, à l’accessibilité pour la maintenance et aux exigences de fiabilité. Fournissez un indicateur clair de pleine activation. Interfaces essentielles d’alimentation et de retour d’information, afin qu’un raccordement incorrect crédible soit physiquement bloqué avant que les contacts ne se touchent.
L'assurance de position terminale et l'assurance de position de connecteur peuvent soutenir des conceptions choisies, mais elles doivent détecter l'allocation des places incomplètes plutôt que étroit au-dessus de lui. Définissez les limites de force d'insertion et de retrait que les techniciens et l'automation peuvent rencontrer sans tirer de câble.
Planifier la limite de maintenance
Déterminez si l’unité remplaçable sur le terrain est un câble, un module de joint, un moteur, un contrôleur ou un segment complet du membre. Positionnez les connecteurs de manière à pouvoir isoler et remplacer l’unité sélectionnée sans endommager les autres faisceaux. Utilisez des étiquettes et des pièces détachées contrôlées.
Les projets de robotique peuvent être comparés Solutions de connectivité pour bras robotique et coordonner le déplacement des ensembles au travers de Capacités d’assemblage de câbles pour la robotique.
Utilisez des prototypes itératifs pour éliminer différents risques
Les maquettes d’emballage permettent de vérifier l’accès, la course d’insertion et le cheminement des câbles avant la disponibilité des échantillons électriques. Les prototypes électriques permettent de vérifier le comportement en courant, en signal et en CEM. Les dispositifs de simulation de mouvement peuvent reproduire la flexion et la torsion sans faire fonctionner un robot complet. Des modules conjoints à vocation industrielle restent nécessaires, car la rigidité de la structure, la dissipation thermique, les vibrations des engrenages, le micrologiciel de commande et les câbles situés à proximité interagissent entre eux.
Définissez ce que chaque prototype peut et ne peut pas prouver. Un boîtier imprimé en 3D peut être utile pour l'ajustement mais peut ne pas représenter la résistance moulée, la stabilité dimensionnelle, le blindage ou la température. Un harnais court de banc peut cacher la chute de tension et la perte à grande vitesse. Les décisions de mise sur le marché devraient reposer sur des échantillons représentatifs de la fonction alléguée.
Inspectez le joint tout au long de sa durée de service
Les critères de maintenance doivent prendre en compte le couplage incomplet, l’usure du loquet, les dommages au boîtier, la décoloration due à la chaleur, la corrosion, les frottements sur les câbles, le déplacement des colliers de serrage, les défauts du blindage et l’augmentation du nombre d’erreurs. Journaliser les défaillances en fonction de la position des axes et de l’état de mouvement. Un défaut qui ne se manifeste que sous un angle précis peut trouver son origine dans la voie de câblage ou dans le dispositif de décharge des contraintes, plutôt que dans les contacts du connecteur eux-mêmes.
Valider au niveau du module conjoint
- Vérifiez les schémas d’interface, la brochette, le système de verrouillage, l’accouplement, l’enveloppe, le routage et l’ordre de service.
- Mesurez la continuité, la résistance, la chute de tension, l'élévation de température, l'isolation et les performances du signal.
- Appliquez des profils de couplage, de traction, de flexion, de torsion, de vibration, de choc et de mouvement articulaire.
- Soumettez à des cycles thermiques, à l’humidité, à la contamination et à d’autres sollicitations environnementales.
- Faire fonctionner le moteur et le système de rétroaction pendant les contraintes pertinentes et surveiller les défauts intermittents.
- Répétez les contrôles électriques, mécaniques et visuels, et maîtrisez toutes les modifications apportées à la conception et aux procédés.
Un connecteur d’assemblage compact est fiable lorsqu’il assure la protection des mécanismes de contact et des signaux au sein de l’ensemble du système en mouvement et thermique. L’emballage, la dynamique des câbles, la CEM, le maintien en position et la maintenabilité doivent être traités de manière intégrée avant la finalisation de l’architecture du robot.
