Alimentation 48 V et capteurs de précision pour robots humanoïdes

Allegro MicroSystems lance de nouvelles architectures d'alimentation 48 V et des capteurs de mouvement de précision développés pour les applications d'intelligence artificielle physique (IAP). Les solutions intégrées sont conçues pour répondre aux contraintes de taille, de poids et de sécurité dans la robotique humanoïde et les environnements collaboratifs humain-robot.

Faire progresser l'intégration de l'alimentation 48 V dans les architectures confinées
Les robots humanoïdes utilisent de plus en plus des architectures de bus 48 V pour minimiser la masse de câblage et réduire les pertes résistives à travers l'ensemble de leurs structures mécaniques. Cependant, l'abaissement en toute sécurité de tensions plus élevées dans des espaces restreints pose des défis thermiques et spatiaux importants. Le circuit intégré de gestion de l'alimentation (PMIC) A81481 résout ce goulot d'étranglement technique en gérant les fonctions d'alimentation et de sécurité directement à partir du bus 48 V, éliminant ainsi le besoin de pré-régulateurs externes.

Conditionné dans un format de 6 × 6 mm, le PMIC intègre deux régulateurs abaisseurs (buck), cinq sorties à faible chute de tension (LDO) et un système de diagnostic par chien de garde à trois circuits conforme à la norme ASIL-D. Cette architecture de gestion directe de l'alimentation alimente des groupes de capteurs distribués, simplifie le routage des cartes de circuits imprimés et réduit l'encombrement global du système ainsi que le coût de la nomenclature d'environ 50 pour cent.

Améliorer la précision des articulations à couple élevé face aux interférences magnétiques
Les actionneurs à couple élevé situés dans les épaules, les hanches et les genoux des robots nécessitent un positionnement d'une grande précision sous une contrainte mécanique constante. Les capteurs de position inductifs A17802 et A17803 maintiennent la fiabilité des mesures en tolérant les variations d'entrefer grâce à une compensation sur puce et à des algorithmes de filtrage avancés. Leur immunité inhérente aux champs magnétiques parasites élimine la nécessité d'un blindage magnétique lourd et encombrant, optimisant ainsi davantage le poids des articulations. Pour s'adapter aux conceptions d'actionneurs fortement contraintes, l'A17803 est logé dans un boîtier QFN ultra-compact.

Dextérité des micro-articulations pour les effecteurs terminaux robotiques
Pour prendre en charge la manipulation des micro-articulations dans les mains et les doigts robotiques, le portefeuille utilise des technologies à semi-conducteurs comme alternative compacte aux résolveurs à fil bobiné et aux encodeurs optiques traditionnels. Le capteur angulaire à magnétorésistance à effet tunnel (TMR) CT310 offre une précision angulaire inférieure au degré dans un boîtier DFN de 2 × 2 mm, garantissant une résistance élevée à la contamination, aux chocs mécaniques et aux erreurs de faux-rond. À ses côtés, le capteur à effet Hall A33023 offre un traitement à faible latence et une configurabilité des sorties numériques pour prendre en charge des diagnostics de sécurité fonctionnelle stricts.

Sarcomere Dynamics Inc. intègre actuellement ces contrôleurs de mouvement et ces circuits intégrés de puissance dans son préhenseur robotique Scorpion.

« Un contrôle précis des mouvements, des mesures exactes et une gestion efficace de l'alimentation sont essentiels pour les applications de manipulation robotique avancées », a déclaré Harpal JS Mandaher, PDG de Sarcomere Dynamics Inc. « Nous prévoyons de poursuivre cette collaboration avec notre ARTUS Dex de nouvelle génération, une main robotique à 24 degrés de liberté conçue pour offrir une dextérité presque humaine dans les applications avancées d'IA physique. »

« Dans les robots industriels stationnaires, le poids et la taille sont moins contraignants, car on peut utiliser des câbles de gros calibre, de gros disques externes et des systèmes de refroidissement liquide », a noté Andreas Friedrich, directeur principal de la technologie et de la stratégie chez Allegro MicroSystems. « Dans les robots humanoïdes autonomes avec plus de 30 degrés de liberté, chaque gramme et chaque millimètre comptent. En combinant une gestion de l'alimentation 48 V, des pilotes robustes et des capteurs inductifs et TMR compacts, nous fournissons des blocs de construction technologiques intégrés conçus pour maximiser le couple et contrôler des tolérances mécaniques serrées. »

Contexte supplémentaire
Cette section détaille les spécifications techniques et l'analyse comparative concurrentielle qui ne sont pas incluses dans le communiqué de presse original.

Dans le secteur de la robotique autonome, le passage à la distribution d'alimentation 48 V se standardise chez les développeurs cherchant à optimiser les rapports puissance/poids. Le PMIC A81481 d'Allegro est en concurrence avec les contrôleurs abaisseurs 48 V hautement intégrés et les solutions de gestion de l'alimentation de Texas Instruments et Analog Devices. Alors que les concurrents se concentrent fréquemment sur des solutions intégrées GaN à haut rendement pour les entraînements de moteurs, l'intégration directe par Allegro des diagnostics de sécurité ASIL-D aux côtés des doubles sorties abaisseurs et LDO cible spécifiquement les exigences strictes de sécurité fonctionnelle de la robotique collaborative opérant à proximité des humains.

Pour la détection de position angulaire, la technologie XtremeSense TMR est en concurrence directe avec les capteurs TMR de Melexis et d'Infineon Technologies. L'immunité aux champs magnétiques parasites est devenue un critère de référence principal pour les encodeurs d'articulations robotiques. L'intégration par Allegro d'une compensation sur puce pour les variations d'entrefer offre un avantage mesurable en réduisant le temps de calibrage lors de l'assemblage robotique par rapport aux encodeurs optiques traditionnels, qui nécessitent des environnements de fonctionnement propres et un alignement mécanique très précis.

Publié avec l’assistance de l’IA par Aishwarya Mambet, rédactrice pour Induportals.

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