Un moteur à entraînement harmonique constitue le meilleur choix pour les articulations de robots légères, compactes et de haute précision. Il est idéal pour les robots collaboratifs, les robots humanoïdes, les robots médicaux, les petits bras robotiques et les systèmes d’automatisation de précision.

Un réducteur RV est le choix le plus adapté pour les robots industriels à usage intensif qui nécessitent un couple élevé, une grande rigidité et une forte résistance aux chocs. Il est couramment utilisé dans les articulations de la base, de l’épaule et du coude des robots, où la capacité de charge prime sur la compacité.

Qu’est-ce qu’un moteur à entraînement harmonique ?

Un moteur à entraînement harmonique est une unité de mouvement intégrée qui combine généralement un servomoteur, un réducteur harmonique, un codeur et, parfois, un frein ou un variateur. Son réducteur central utilise la transmission par ondes de déformation.

Un réducteur harmonique typique comprend trois parties principales :

Composant	Fonction
Générateur d’ondes	Crée une déformation elliptique
Cannelure flexible	Engrenage flexible à nombre réduit de dents
Spline circulaire	Engrenage extérieur rigide à denture interne

Le moteur fait tourner le générateur d’ondes, ce qui fait fléchir la cannelure pour permettre un engrènement en deux points. La cannelure flexible comportant moins de dents que la cannelure circulaire, un mouvement relatif est généré, ce qui permet d’obtenir un rapport de réduction élevé dans une structure compacte.

Principales caractéristiques des moteurs à entraînement harmonique

Les moteurs à entraînement harmonique sont appréciés pour leur conception compacte, leur rapport de réduction élevé, leur jeu réduit et leur mouvement fluide. Ils sont idéaux pour les articulations de robots compacts et légers de petite à moyenne taille.

Leurs avantages communs sont les suivants :

• Structure compacte et légère
• Précision de positionnement élevée
• Faible jeu
• Rapport de réduction élevé en un seul étage
• Mouvement fluide et silencieux
• Intégration aisée dans les articulations robotiques
• Adaptés aux robots légers et collaboratifs

Grâce à ces caractéristiques, les moteurs à entraînement harmonique sont souvent utilisés dans les poignets de robots, les petits bras robotiques, les articulations de robots humanoïdes, les robots médicaux, les équipements pour semi-conducteurs et les systèmes d’automatisation de précision.

Qu’est-ce qu’un réducteur RV ?

Un réducteur RV, également appelé réducteur vectoriel rotatif, est un réducteur cycloïdal de précision. Il combine généralement un premier étage de réduction à engrenages droits avec un deuxième étage de réduction à engrenages cycloïdaux à broches.

Le réducteur RV est conçu pour offrir un couple élevé, une grande rigidité et une forte résistance aux chocs. Comparé à un réducteur harmonique, il est généralement plus volumineux et plus lourd, mais il peut supporter des charges bien plus importantes et présente une meilleure rigidité en torsion.

Caractéristiques principales des réducteurs RV

Les réducteurs RV sont largement utilisés dans les robots industriels, en particulier au niveau des grandes articulations telles que la base, l’épaule et le coude.

Parmi leurs avantages courants, on peut citer :

• Capacité de couple élevée
• Grande rigidité
• Excellente résistance aux chocs
• Longue durée de vie
• Grande capacité de charge
• Performances stables en conditions d’utilisation intensive
• Convient aux robots industriels de taille moyenne et grande

Les réducteurs RV sont couramment utilisés dans les robots de soudage, les robots de manutention, les robots de palettisation, les bras robotiques à usage intensif, les robots de chargement de machines-outils et les robots des chaînes de production automobiles.

Moteur à entraînement harmonique vs réducteur RV : principales différences

Tous deux sont utilisés dans les robots, mais chacun est optimisé pour répondre à des besoins de performances différents.

Élément de comparaison	Moteur à entraînement harmonique	Réducteur RV
Structure	Moteur intégré au réducteur harmonique	Réducteur cycloïdal de précision
Dimensions	Plus compact	Plus grande
Poids	Plus léger	Plus lourd
Capacité de couple	Moyenne	Élevée
Rigidité	Modérée à élevée	Très élevée
Jeu	Très faible	Très faible
Résistance aux chocs	Modérée	Élevée
Capacité de charge	Convient aux charges légères et moyennes	Convient aux charges moyennes et lourdes
Articulations courantes des robots	Poignet, avant-bras, articulations humanoïdes	Base, épaule, coude
Coût	Souvent moins élevé pour les articulations compactes	Plus élevé pour les articulations à usage intensif
Utilisation optimale	Mouvements de précision légers	Mouvements industriels à forte charge

Précision et jeu

Les deux solutions offrent un positionnement précis avec un jeu minimal. Cependant, leurs principes de fonctionnement sont différents.

Un entraînement harmonique atteint la précision grâce à une déformation élastique et à un engrènement à dents multiples. Il garantit un jeu minimal pour un positionnement précis et un contrôle fluide du mouvement.

Un réducteur RV atteint la précision grâce à une transmission cycloïdale et à un contact par roulement. Il offre également un jeu réduit, mais son principal atout réside dans sa capacité à maintenir sa précision sous des charges élevées et des chocs répétés.

Pour les articulations de petits robots, un moteur à entraînement harmonique est souvent suffisamment précis et plus facile à intégrer. Pour les articulations de grands robots industriels, un réducteur RV est généralement plus adapté, car il peut maintenir sa précision sous des couples plus élevés et des forces externes plus importantes.

Couple et capacité de charge

La capacité de couple est l’une des principales différences entre les moteurs à entraînement harmonique et les réducteurs RV.

Un moteur à entraînement harmonique est compact et léger, mais sa cannelure flexible limite sa capacité de charge. Il convient aux articulations de robots de petite et moyenne taille, mais pas aux exigences de charge lourde.

Un réducteur RV présente une structure plus rigide et une capacité de charge supérieure. Il est mieux adapté aux articulations de robots devant supporter des charges utiles importantes, des accélérations élevées ou des cycles de démarrage-arrêt fréquents.

Par exemple, dans un robot industriel à six axes, les articulations de la base, de l’épaule et du coude nécessitent généralement un couple élevé et une grande rigidité. Les réducteurs RV sont souvent privilégiés à ces emplacements. Les articulations du poignet exigent une taille compacte, un faible poids et une grande précision ; c’est pourquoi on y utilise souvent des moteurs à entraînement harmonique ou des réducteurs harmoniques.

Taille et poids

Pour les robots modernes, en particulier les robots collaboratifs et les robots humanoïdes, la taille et le poids sont des critères essentiels.

Un moteur à entraînement harmonique présente un avantage majeur en termes de compacité. Comme il permet d’obtenir un rapport de réduction élevé dans un espace réduit, il contribue à réduire la taille des articulations et le poids global du robot. Cela profite aux robots nécessitant des bras légers, des mouvements fluides et une interaction sûre avec l’humain.

Un réducteur RV présente généralement une structure plus volumineuse. Bien qu’il offre une meilleure rigidité et une plus grande capacité de charge, il peut ne pas convenir aux robots pour lesquels la compacité est la principale exigence.

Par conséquent, pour les robots légers, les moteurs à entraînement harmonique constituent souvent le meilleur choix. Pour les robots à usage intensif, le poids supplémentaire d’un réducteur RV est acceptable car il offre des performances supérieures.

Rigidité et résistance aux chocs

La rigidité influe sur la capacité d’un robot à maintenir sa position sous charge. La résistance aux chocs détermine la capacité du réducteur à supporter des forces externes soudaines, des impacts ou un fonctionnement à grande vitesse.

Les réducteurs RV offrent généralement de meilleures performances tant en termes de rigidité que de résistance aux chocs. Cela les rend adaptés aux environnements industriels où les robots manipulent des pièces lourdes, soudent des composants métalliques, chargent des machines-outils ou fonctionnent en continu sur des chaînes de production.

Les moteurs à entraînement harmonique sont précis et compacts, mais leur cannelure flexible est plus sensible aux surcharges et aux chocs. Dans les applications impliquant des charges lourdes soudaines, une utilisation inappropriée peut réduire leur durée de vie.

Pour des mouvements stables, précis et légers, les moteurs à entraînement harmonique sont excellents. Pour une utilisation industrielle intensive et des mouvements sous forte charge, les réducteurs RV sont généralement plus fiables.

Durée de vie et entretien

La durée de vie dépend de la charge, de la vitesse, de la lubrification, de la qualité de l’installation, de l’environnement de travail et du cycle de fonctionnement.

Les réducteurs RV présentent généralement une grande durabilité dans les applications à usage intensif. Leur structure rigide leur permet de fonctionner pendant de longues périodes sous des charges élevées. Cependant, ils nécessitent également une lubrification et une installation adéquates.

Les moteurs à entraînement harmonique peuvent également offrir une longue durée de vie lorsqu’ils sont utilisés dans les limites de charge nominales. Leur conception intégrée simplifie souvent l’installation. Toutefois, une surcharge, des chocs ou un mauvais choix peuvent réduire la durée de vie de la cannelure flexible.

En résumé, les réducteurs RV sont mieux adaptés à un fonctionnement intensif à long terme, tandis que les moteurs à entraînement harmonique conviennent mieux aux assemblages compacts de précision soumis à des charges appropriées.

Comparaison des applications dans les robots

Différents robots nécessitent différentes solutions de transmission.

Type de robot	Meilleur choix	Raison
Robot collaboratif	Moteur à entraînement harmonique	Compact, léger, précis
Robot humanoïde	Moteur à entraînement harmonique	Articulations de petite taille et mouvement fluide
Robot médical	Moteur à entraînement harmonique	Haute précision et faible niveau sonore
Robot pour semi-conducteurs	Moteur à entraînement harmonique	Mouvement propre, précis et fluide
Robot industriel à usage intensif	Réducteur RV	Couple élevé et grande rigidité
Robot de soudage	Réducteur RV	Stabilité sous charge industrielle
Robot de palettisation	Réducteur RV	Haute résistance aux charges et aux chocs
Poignet de robot à six axes	Moteur à entraînement harmonique	Compact et précis
Base de robot à six axes	Réducteur RV	Couple et capacité de charge élevés

Lequel est le mieux adapté aux robots ?

Il n’y a pas de réponse unique. Un moteur à entraînement harmonique est plus adapté aux robots qui nécessitent un format compact, un poids léger, une grande précision et un mouvement fluide. Un réducteur RV est plus adapté aux robots qui nécessitent un couple élevé, une grande rigidité, une forte résistance aux chocs et un fonctionnement sous forte charge.

Optez pour un moteur à entraînement harmonique lorsque :

• Le robot nécessite une conception compacte des articulations
• La réduction du poids est importante
• La charge utile est légère ou moyenne
• Des mouvements fluides et précis sont requis
• L’articulation est située au niveau du poignet ou de la partie terminale
• Le robot est de type collaboratif, humanoïde, médical ou s’agit d’un équipement d’automatisation de précision

Optez pour un réducteur RV lorsque :

• Le robot transporte des charges lourdes
• L’articulation nécessite un couple élevé
• Une grande rigidité est requise
• Le robot fonctionne dans des environnements industriels difficiles
• Les charges de choc ou d’impact sont fréquentes
• Le réducteur est utilisé au niveau de l’articulation de base, de l’épaule ou du coude

Les robots peuvent-ils utiliser les deux ?

Oui. De nombreux robots industriels utilisent ces deux types de réducteurs dans différentes articulations.

Par exemple, un robot à six axes peut utiliser des réducteurs RV sur les trois premiers axes, car ces articulations supportent la majeure partie de la charge. Ce même robot peut utiliser des réducteurs harmoniques ou des moteurs à entraînement harmonique au niveau des axes du poignet, car ces articulations nécessitent un encombrement réduit, une réponse rapide et une grande précision.

Cette conception combinée permet d’équilibrer couple, précision, poids, encombrement et coût.

Les fabricants de robots doivent adapter chaque réducteur à l’application. L’essentiel est d’adapter le système de transmission à la charge utile du robot, à la position des articulations, à la vitesse de déplacement, aux exigences de précision, à l’environnement de travail et à l’objectif de coût.

En général :

• Pour les robots compacts et légers, optez pour un moteur à entraînement harmonique.
• Pour les robots industriels à forte charge, optez pour un réducteur RV.
• Pour les robots industriels multiaxes, utilisez les deux types de réducteurs là où chacun offre les meilleures performances.

En sélectionnant le réducteur adapté à chaque articulation du robot, les fabricants peuvent améliorer la précision des mouvements, prolonger la durée de vie, réduire le poids, accroître la stabilité et obtenir de meilleures performances globales du robot.