Quels sont les Principaux Composants des Robots ?

Les automates – mieux connus par la plupart sous le nom de robots — font partie de l’inconscient collectif humain depuis longtemps.

Les anciens Hébreux et Grecs ont tous deux fait référence aux golems et aux assistants mécaniques pour aider les humains dans leurs activités. Le mot robot n’est apparu dans la littérature qu’en 1921 dans la pièce de Karel Capek “Les Robots universels de Rossum.”En 1926, le film “Metropolis” est devenu la première image animée à représenter un robot à l’apparence humaine sur l’écran d’argent.

Aujourd’hui, les robots font partie de notre quotidien. Même si nous ne nous croisons pas, des robots travaillent maintenant dans nos entrepôts et nos usines d’assemblage, explorant des planètes lointaines, nous aidant à inspecter nos sites d’infrastructure et même à en construire de nouveaux.

Mais comment fonctionnent réellement les robots ? Quels sont les principaux composants d’un robot et comment contribuent-ils à sa fonctionnalité globale ? Voici un cours intensif sur les pièces qui font tiquer les robots.

1. Unité centrale de traitement

L’un des principaux composants d’un robot est un composant principal de toute technologie pilotée par ordinateur: l’unité centrale de traitement (CPU). Le PROCESSEUR agit comme le “cerveau” du robot. En d’autres termes, un processeur est le composant du robot qui fournit une rétroaction aux stimuli extérieurs.

Tous les organismes fonctionnent et survivent en utilisant la rétroaction. C’est ce qui nous pousse à fouetter notre main après avoir touché un poêle chaud. Le processeur d’un robot prend des données environnementales à l’aide de capteurs, puis fait appel à sa programmation pour effectuer l’action appropriée.

L’un des premiers exemples d’utilisation de la rétroaction pour contrôler une machine remonte à 1745, lorsque Edmund Lee a inventé le fantail automatique. Ce dispositif consistait en des aubes plus petites attachées à l’essieu d’un moulin à vent plus grand qui changeaient la direction du moulin à vent en fonction du vent. Ce système simple est peut-être loin des PROCESSEURS d’aujourd’hui, mais l’idée de base, fonctionnant selon des retours extérieurs, reste la même.

Les PROCESSEURS fonctionnent de manière similaire au cerveau humain. Les données sont transmises par des capteurs tout comme les informations parviennent aux neurones de votre cerveau par les sens de votre corps, puis le PROCESSEUR interprète et agit en conséquence.

2. Capteurs

Qui nous amène au composant clé suivant de chaque robot: les capteurs. Les capteurs sont la centrale du mécanisme de rétroaction d’un robot. Ils agissent comme des “yeux” et des “oreilles” pour aider le robot à prendre des informations sur son environnement. Les robots intègrent généralement une large gamme de types de capteurs pour les aider à effectuer leur travail. Ceux-ci incluent:

• Capteurs de lumière
• Capteurs de son
• Capteurs de température
• Capteurs de contact
• Capteurs de proximité
• Capteurs de distance
• Capteurs de pression
• Capteurs de positionnement

Les capteurs de contact et de proximité aident les robots à naviguer avec plus de confiance et de sécurité, en particulier lorsqu’ils sont déployés aux côtés de travailleurs humains. Les capteurs de pression peuvent contrôler la force de préhension d’un bras robotique motorisé, afin qu’il n’écrase pas la marchandise qu’il traite.

Les capteurs de positionnement comprennent un GPS, des boussoles magnétiques numériques et d’autres outils permettant d’approximer l’emplacement d’un robot, à l’intérieur ou à l’extérieur. Certains robots naviguent également dans leur environnement grâce à des capteurs de vision, qui fonctionnent comme des yeux. Les caméras alimentent des informations visuelles, puis un processus d’intelligence artificielle (IA) appelé vision industrielle analyse les séquences vidéo pour reconnaître les objets, guidant le robot.

Les capteurs proprioceptifs sont un type de capteur robotique plus récent mais de plus en plus populaire. Ces composants surveillent les facteurs internes d’un robot tels que la chaleur, le courant électrique et la durée de vie de la batterie. Comme les robots sont souvent chers, les entreprises doivent rester au courant de leur maintenance, et cette information les aide à le faire.

3. Actionneurs

Si les capteurs sont les yeux et les oreilles du robot, ses actionneurs fonctionnent comme des muscles. Les actionneurs sont de petits moteurs fixés directement à la structure du robot qui facilitent le mouvement. Certains des types les plus courants incluent:

• Hydraulique: Utilise de l’huile pour faciliter les mouvements.
• Pneumatique: Utilise l’air pour faciliter les mouvements.
• Électrique: Utilise un courant électrique et des aimants pour faciliter les mouvements.

Les actionneurs hydrauliques apparaissent généralement dans les machines lourdes, y compris les équipements miniers et de construction, car ils produisent beaucoup de force et sont relativement faciles à entretenir. Les actionneurs pneumatiques présentent de nombreux avantages et sont souvent moins chers, mais ils sont sensibles aux vibrations. Ils sont un choix populaire pour la fabrication et d’autres environnements intérieurs stables.

Les actionneurs électriques sont de loin le type le plus courant aujourd’hui. Ils offrent plus de contrôle, présentent moins de risques environnementaux, font peu ou pas de bruit et sont faciles à programmer.

Certains des robots les plus simples se composent d’un peu plus d’un bras, d’un actionneur et d’un outil pour effectuer un travail. Les robots plus complexes peuvent utiliser des actionneurs pour mettre en mouvement des bandes de roulement, des roues ou même des jambes.

Lorsque des robots sont déployés pour accomplir des tâches délicates nécessitant finesse et précision, des moteurs pas à pas peuvent être utilisés. Ce sont des conceptions de moteur distinctes qui fournissent un mouvement à des intervalles spécifiques de manière hautement reproductible.

La capacité de réaliser des résultats de qualité constante grâce à des robots et des moteurs pas à pas est l’une des raisons pour lesquelles l’assemblage robotisé a décollé de manière si importante dans les années 1960 et n’a jamais ralenti.

4. Les effecteurs terminaux

Une autre qualité que la plupart des robots ont en commun est celle des effecteurs terminaux. Les termes “effecteur” et “effecteur terminal” sont parfois utilisés de manière interchangeable. Les deux termes se réfèrent aux outils à bord du robot, c’est—à-dire aux outils qui effectuent le travail réel et interagissent avec l’environnement ou une pièce à usiner. Voici quelques exemples:

• Les robots d’usine peuvent comporter des effecteurs terminaux tels que des torches à souder, des tournevis, des pistolets à rivets et des pulvérisateurs de peinture.
• Les robots mobiles ont généralement des manipulateurs et des pinces pour soulever des objets ou éliminer des ordonnances dangereuses.
• Les robots comme ceux envoyés sur d’autres planètes peuvent transporter des pelles, des perceuses, des marteaux, des caméras, des lumières et d’autres outils d’analyse.

Du simple au complexe, les effecteurs permettent aux robots d’effectuer leurs tâches spécifiques avec précision. Par exemple, certaines des dernières technologies robotiques utilisent de minuscules scalpels, des mains et des caméras au bout des bras pour effectuer une intervention chirurgicale. Ces outils précis combinés à la stabilité et à l’amplitude de mouvement des robots rendent la chirurgie plus sûre et moins invasive. Certains robots peuvent effectuer des opérations avec seulement une incision de 25 mm, ce qui serait beaucoup trop petit pour qu’un humain puisse opérer.

5. Alimentation

Tout comme les êtres humains consomment de la nourriture lorsqu’ils ont besoin d’énergie, les robots ont également besoin d’énergie pour fonctionner. Presque tous les robots reçoivent leur puissance de l’électricité.

Les alimentations peuvent cependant prendre de nombreuses formes différentes. Les robots stationnaires, comme ceux des usines, reçoivent une alimentation directe comme tout autre appareil. Les robots mobiles arborent généralement des batteries de grande capacité, tandis que les sondes robotiques et les satellites sont généralement équipés de panneaux solaires pour récolter l’énergie du soleil.

Comme la conservation de l’énergie est devenue un problème plus urgent, de nombreux robots incluent aujourd’hui des fonctionnalités d’économie d’énergie. Certains passent automatiquement en mode basse consommation en fonction de leur utilisation, d’autres utilisent des conceptions uniques pour minimiser les mouvements mécaniques et d’autres utilisent des sources d’énergie vertes. Au fur et à mesure que cette tendance se poursuivra, de nouveaux moyens de réduire la consommation d’énergie des robots verront le jour.

6. Un programme

La programmation d’un robot n’est pas une composante physique, mais elle reste une partie essentielle de l’ensemble. Chacun des composants des robots que nous avons examinés aujourd’hui absorbe des stimuli ou fournit une forme de rétroaction. Le programme au sein d’un robot fournit la logique qui pilote ces comportements.

Vous connaissez peut-être les recettes d’automatisation, y compris la fonctionnalité “Si ceci Alors Cela”. C’est un concept que tout le monde peut explorer avec ses smartphones et ses maisons intelligentes. De même, les robots contiennent des “arbres logiques” qui collectent et analysent des données sur les tâches et l’environnement, puis choisissent une réponse appropriée en fonction de ce stimulus.

Par exemple – si un robot s’approche d’une chute abrupte, il reculera automatiquement. Une sonde robotique explorant un autre monde peut activer un outil différent en fonction de ce que ses caméras et capteurs détectent autour d’elle.

D’autres exemples de programmation robotique sont plus avancés. La dernière technologie robotique utilise l’apprentissage automatique, qui imite la façon dont les humains apprennent. Ces robots prennent continuellement note des différentes situations et des ouctomes qu’ils rencontrent et apprennent d’eux. Plus ils fonctionnent longtemps, plus ils apprennent, devenant de plus en plus précis et utiles.

Les voitures autonomes sont un exemple de systèmes robotiques utilisant l’apprentissage automatique. Au fur et à mesure que les entreprises testent ces véhicules sur la route, elles rencontrent plus d’obstacles dans plus de conditions, apprenant à mieux les identifier. Sans apprentissage automatique, ces voitures peuvent ne pas reconnaître tous les objets qu’elles rencontrent, ce qui pourrait être dangereux.

La prise de décision humaine se fait assez rapidement pour que nous ne soyons généralement pas conscients de prendre des décisions dans le moment présent. Le même concept général s’applique à amener les robots à effectuer des tâches spécifiques dans des circonstances incertaines, le tout sans beaucoup ou aucune interaction humaine.

Robots et progrès entrelacés

Les robots ont longtemps été un indicateur de la marche du progrès technologique. Les premières tentatives de robots semblent maintenant haletantes et maladroites si l’on considère l’agilité de quelque chose comme le chien robotique de Boston Dynamics, “Spot.”Loin d’être un jouet, ce robot de 74 500 $ est capable d’applications “presque illimitées”, selon les porte-parole de Boston Dynamics, allant de la traction de charges lourdes à la surveillance automatisée de la propriété privée.

La marche continue. Au cours des années à venir, nous verrons bientôt les robots prendre des formes encore plus variées et effectuer beaucoup plus de tâches qu’aujourd’hui. De l’exécution de tâches pour les petites entreprises à la construction et à l’entretien de certaines des structures les plus impressionnantes au monde, s’il y a quelque chose à inspecter, fabriquer ou transporter, il y a probablement un robot pour cela.