RÉDUCTION DE LA PUISSANCE DES MANIPULATEURS
La coopération humain-robot, malgré ses nombreux avantages, n'est possible que si la sécurité des usagers est garantie en tout temps. En effet, il serait inacceptable qu'un humain soit placé à proximité d'une machine dangereuse. Bien qu'il soit possible d'améliorer la sécurité en plaçant des capteurs sur le robot qui prévoiront les situations dangereuses, il est hautement préférable de fabriquer des robots qui soient intrinsèquement sécuritaires, c'est-à-dire physiquement incapables de blesser une personne.
Un moyen d'atteindre cet objectif consiste à diminuer l'inertie du manipulateur ainsi que la puissance de ses actionneurs. Utiliser des matériaux plus légers et optimiser la conception sont des techniques efficaces pour diminuer le poids d'un robot. Cependant, il est difficile de réduire l'inertie au dela d'un certain seuil si la charge que doit soulever le robot est elle-même importante.
L'équilibrage statique consiste en l'élimination des efforts que doivent fournir les actionneurs pour supporter le poids du manipulateur au repos. Cela permet l'utilisation d'actionneurs moins puissants et donc plus sécuritaires. L'ajout d'un contrepoids est un moyen simple d'y parvenir. Cependant, si celui-ci est ajouté sur le manipulateur, l'inertie totale est augmentée, ce qui est contreproductif. Pour éviter ce problème, on peut déporter le contrepoids à la base et le relier au manipulateur par un mécanisme de transmission passif, tel qu'illustré sur la figure 1. Ainsi, l'inertie additionnelle ne sera perçue que lorsque le robot se déplace verticalement.
Le principe de déportation peut également s'appliquer aux actionneurs. En plaçant ceux-ci à la base du manipulateur, la masse des pièces mobiles est réduite et la puissance requise est minimisée. Cette technique a été mise en oeuvre avec succès en utilisant un câble (pour les déplacements verticaux) et des courroies crantées, comme on peut le voir sur les figures 2 et 3. Le contrepoids étant placé sur un levier, il est possible de le déplacer afin d'équilibrer des charges variables. Le prototype ainsi obtenu ne nécessite qu'une puissance similaire à celle d'un séchoir à cheveux (pour une charge utile de 100kg !), ce qui témoigne de l'efficacité de la déportation des actionneurs et du contrepoids.
