Robots humanoïdes sont conçus pour effectuer la plupart des actions d'une manière humaine, ce qui nécessite une haut degré de flexibilité Pour obtenir une telle flexibilité, un contrôle strict sur le robot poids est essentiel. Un poids excessif augmente considérablement la charge de couple sur les servomoteurs, ce qui affecte à son tour la réactivité du robot, sa capacité de charge utile et la durée de vie de la batterie.

La conception légère permet de réduire le poids des différents composants, diminuant ainsi le couple et la puissance requis par le système d'entraînement. Cela améliore la capacité de charge du robot. réduit la consommation d'énergie et prolonge sa durée de vie opérationnelle . L'allègement est donc essentiel pour améliorer les performances et permettre un déploiement commercial à grande échelle. Les principaux fabricants de robotique ont tous démontré une nette tendance à la réduction du poids de leurs produits.

Par exemple, le robot humanoïde de deuxième génération de Tesla, Optimus Gen 2 —sorti en décembre 2023—a obtenu un 10 kg Réduction du poids par rapport à la première génération, entraînant une augmentation de 30 % de la vitesse de marche, ainsi qu'une amélioration significative de la stabilité, de l'agilité et des performances globales. L'un des facteurs clés de cette réduction de poids est l'utilisation intensive de PEEK (polyétheréthercétone) dans les articulations bioniques et les composants d'équipement légers.

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Qu'est-ce que le matériau PEEK ?
Le polyétheréthercétone (PEEK) est un polymère thermoplastique aromatique cristallin hautes performances appartenant à la famille des polyaryléthercétones (PAEK). Il est composé de cycles phénylène reliés par des liaisons éther et cétone. Reconnu comme l'un des matériaux thermoplastiques les plus performants au monde Le PEEK offre des propriétés supérieures par rapport aux métaux et à la plupart des autres matériaux plastiques.

Comparé aux principaux plastiques techniques et aux plastiques spéciaux hautes performances, le PEEK offre performance complète . Il surpasse non seulement la plupart des plastiques techniques spécialisés en termes de rigidité , mais conserve également une excellente dureté , démontrant un profil mécanique complet. De plus, il présente des caractéristiques exceptionnelles résistance à chaleur , l'usure et la corrosion .

Par rapport aux métaux conventionnels, le PEEK offre une résistance spécifique supérieure à celle de l'acier et des alliages d'aluminium Cela permet une réduction substantielle du poids du matériau tout en respectant les exigences de résistance, ce qui en fait une solution idéale pour les conceptions légères. De plus, le PEEK surpasse également les métaux courants en termes de isolation électrique et résistance chimique .

En résumé, les performances globales exceptionnelles du PEEK en font un matériau prometteur avec de larges perspectives d’application dans la conception légère des robots humanoïdes.

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Applications du PEEK dans les robots humanoïdes

Le PEEK est principalement utilisé dans les squelettes des membres et les composants de transmission articulaire des robots humanoïdes :

Engrenages/roulements de transmission et autres composants de transmission :
L'excellente résistance à l'usure et les propriétés autolubrifiantes du PEEK, ainsi que son coefficient de frottement ultra-faible (0,1–0,2) et son faible coefficient de dilatation thermique (environ 30 × 10⁻⁶/K), en font un matériau idéal pour les engrenages et les roulements. Son utilisation réduit l'usure des composants, la consommation d'énergie et le bruit. Parallèlement, le PEEK offre une résistance élevée, une bonne stabilité dimensionnelle et est plus léger que les matériaux métalliques. Il améliore le rapport couple/poids des articulations des robots humanoïdes, permettant des mouvements plus efficaces et précis tout en prolongeant leur durée de vie.

Composants structurels légers
Le PEEK peut être renforcé avec des matériaux tels que fibre de verre ou fibre de carbone et utilisé dans cadres ou boîtiers robotisés . Cela permet réduction de poids significative alors que maintenir une rigidité élevée , améliorant ainsi l'efficacité du mouvement.

Le PEEK est un matériau idéal pour atteindre les objectifs de légèreté des robots humanoïdes. Avec la progression de la commercialisation de ces produits, le potentiel de marché du PEEK dans ce secteur devrait croître en conséquence.