Salut tout le monde, si vous avez déjà construit ou programmé un robot, vous savez que le bruit peut être un véritable problème, que vous testiez un prototype dans votre garage, que vous exploitiez une petite installation industrielle ou même que vous utilisiez un robot grand public à la maison. La semaine dernière, j'ai reçu un DM d'un étudiant en robotique qui dépannait un robot mobile qu'ils avaient construit avec un châssis en plastique, et ils continuaient à faire face à des grincements étranges qui rendaient difficile l'enregistrement des données des capteurs. Cette conversation m'a fait réfléchir : je suis un fournisseur de châssis de robot en aluminium et on me pose constamment des questions sur les niveaux de bruit par rapport aux autres matériaux. Aujourd'hui, j'explique exactement combien de bruit vous pouvez attendre d'un châssis de robot en aluminium, pourquoi cela se produit et comment cela se compare à d'autres pièces de robot courantes. Pas de jargon étouffant, juste des informations réelles et pratiques fournies par quelqu'un qui travaille avec ces pièces tous les jours.
Tout d’abord, soyons clairs : le « bruit » ici n’est pas seulement le bip fort émis par votre téléphone. Pour les robots, le bruit fait référence à la fois au son audible (ce que vous pouvez entendre) et aux vibrations mécaniques (le bourdonnement ou le hochet que vous pourriez ressentir à travers un établi ou un sol), qui sont tous deux extrêmement importants. Le bruit audible peut être gênant pour une utilisation en intérieur, et les vibrations peuvent perturber l'étalonnage du capteur, user les engrenages plus rapidement et même causer des problèmes structurels au fil du temps. Lorsque je travaille avec des clients, qu'il s'agisse d'amateurs ou de petites équipes de fabrication, nous parlons toujours du choix des matériaux, car c'est l'un des principaux facteurs de bruit.
Commençons par la question centrale : quel est le niveau sonore d'un châssis de robot en aluminium ? J'en ai testé des centaines au fil des ans, à la fois dans notre laboratoire interne et dans des cas d'utilisation réels. La plupart des châssis en aluminium sont usinés CNC, n'est-ce pas ? Et je sais que certains d'entre vous connaissent peut-être les pièces du bras de robot de machine CNC, car elles utilisent la même découpe de précision que celle que nous utilisons pour les châssis. Pour un châssis de robot mobile standard (pensez à 6 roues ou à entraînement différentiel, le plus courant pour les robots de petite et moyenne taille), le bruit audible lors du déplacement à une vitesse normale (disons 1 à 2 mètres par seconde) se situe généralement entre 55 et 65 décibels (dB). Pour référence, c'est à peu près la même chose qu'une conversation normale ou le bruit d'un lave-vaisselle en marche – assez fort pour être remarqué, mais pas si fort qu'il soit écrasant dans un petit espace.
Mais attendez, ce chiffre n’est pas gravé dans le marbre. De nombreux facteurs changent cela. Si votre châssis est trop lourd pour vos moteurs, vous obtiendrez plus de friction entre les roues et le cadre du châssis, ce qui ajoute un grincement ou un grincement qui peut le pousser jusqu'à 70 dB ou plus. Si vous ne serrez pas correctement les boulons, les panneaux individuels en aluminium pourraient trembler, ajoutant ce grincement aigu dont vous ne voulez certainement pas. Même les roues comptent : les roues en caoutchouc sur du béton lisse par rapport aux roues en plastique sur de l'asphalte rugueux modifieront le bruit global, mais le châssis lui-même constitue une grande partie du niveau de base.
Maintenant, comparons cela à d’autres options, car c’est là que les choses deviennent intéressantes. On me demande souvent pourquoi ne pas simplement utiliser des coques de robot en plastique ou des pièces en acier inoxydable ? Décomposons-les. Les châssis en plastique sont bien plus légers, non ? Leur niveau sonore de base est donc inférieur, généralement de 50 à 55 dB, ce qui est plus silencieux que l'aluminium. Mais voici le problème : le plastique est plus flexible, donc il vibre davantage, surtout à des vitesses plus élevées. Cette vibration peut en fait rendre les données du capteur moins précises et, au fil du temps, le châssis en plastique peut développer de minuscules fissures qui créent un nouveau bruit lorsque le robot se déplace. L'année dernière, j'ai eu un client qui est passé de l'aluminium à un châssis en plastique pour un petit robot de livraison, et en 3 mois, son châssis tremblait tellement qu'il a dû le remplacer. S'en tenir à l'aluminium a évité ce problème à un autre client du même secteur, qui utilise notre châssis de robot en aluminium depuis 2 ans maintenant.
Les pièces de robot métalliques en acier inoxydable sont une autre alternative courante, en particulier pour les robots industriels lourds. Leur niveau sonore est similaire à celui de l'aluminium (environ 58 à 62 dB pour une utilisation standard), mais l'acier inoxydable est plus dense et transmet donc davantage de vibrations aux composants internes du robot. Cela signifie que si vous disposez de capteurs délicats (comme le LiDAR ou les caméras), le châssis en acier inoxydable peut provoquer plus d'interférences que l'aluminium, car il n'absorbe pas aussi bien les vibrations. L'aluminium est en fait assez efficace pour amortir les petites vibrations, c'est pourquoi c'est mon choix pour la plupart des clients qui équilibrent le bruit, le poids et la durabilité.
Attendez, mais je devrais mentionner d'où vient le bruit sur le châssis lui-même, pas seulement sur l'ensemble du système robot. Beaucoup de gens pensent que les moteurs ou les roues sont les seules sources de bruit, mais le châssis en est une grande partie. Lorsque vous disposez d'un châssis en aluminium usiné CNC, les coutures entre les panneaux, les points de montage des moteurs et des roues, et même la finition de la surface jouent tous un rôle. Si les bords usinés sont tranchants, ils peuvent créer plus de friction lorsque les pièces frottent, conduisant à ce bruit grinçant. C'est pourquoi dans notre atelier, nous ébavurons toujours les bords et ajoutons une fine couche de lubrifiant aux points de montage pour les clients qui souhaitent réduire les niveaux de bruit : de petits ajustements qui font une grande différence.
Une autre chose à considérer est l'endroit où vous utilisez le robot. S'il s'agit d'un robot industriel travaillant dans un entrepôt, 65 dB sont tout à fait acceptables : les entrepôts sont déjà bruyants, donc un peu de bruit supplémentaire n'a pas d'importance. Mais s’il s’agit d’un robot aspirateur domestique ou d’un robot éducatif pour une salle de classe, il est préférable de réduire le bruit. Dans ces cas-là, je recommande une combinaison : un châssis en aluminium de haute qualité, des roues en caoutchouc avec une couche intérieure souple et un montage approprié des moteurs sur le châssis avec des amortisseurs en caoutchouc. Nous vendons un tas d'accessoires pour robots comme ces amortisseurs et lubrifiants dans notre magasin, il est donc facile de mettre en place une configuration à faible bruit sans repartir de zéro.
Je souhaite également aborder un mythe courant que j’entends tout le temps : « l’aluminium est toujours plus bruyant que le plastique ». Cela n'est vrai que si vous comparez un châssis en plastique bon marché et de mauvaise qualité à un châssis en aluminium de haute précision. J'ai testé un châssis en plastique imprimé en 3D bon marché le mois dernier et il a atteint 62 dB à 1 m/s, ce qui équivaut à peu près à un châssis en aluminium de milieu de gamme. Mais le plastique a commencé à se déformer après 2 heures d'utilisation continue, donc à la fin du test, le niveau atteignait 70 dB. Le châssis en aluminium que j'ai utilisé dans le même test ? Il est resté à 60 dB tout le temps, sans déformation, sans bruit supplémentaire. La qualité des matériaux et la précision de fabrication comptent donc bien plus que le simple matériau de base.
Qu’en est-il des robots qui doivent être très silencieux, comme les robots médicaux qui travaillent à proximité des patients ou les robots grand public qui fonctionnent la nuit ? Pour ceux-là, même 55 dB pourraient être trop. La solution ici n'est pas de passer au plastique, mais de modifier le châssis en aluminium. L'ajout d'une isolation en caoutchouc au bas du châssis, l'utilisation de supports de montage rembourrés pour les moteurs et même le revêtement du châssis avec une fine couche de mousse acoustique peuvent réduire le bruit de 5 à 10 dB. J'ai demandé à un client de robotique médicale de faire cela l'année dernière, et son robot est passé de 62 dB à 53 dB, ce qui est suffisamment silencieux pour être utilisé dans une clinique sans déranger personne. C'est une bien meilleure option que le plastique, car le châssis en aluminium offre toujours la durabilité et la rigidité structurelle dont ils ont besoin, tandis que les mods acoustiques résolvent le problème de bruit.
Parlons d'exemples concrets pour rendre cela concret. Le trimestre dernier, nous avons expédié une commande de châssis de robot en aluminium à une petite startup qui fabrique des tondeuses à gazon autonomes. Ils s'inquiétaient du bruit parce que leurs clients se plaignaient du bruit des tondeuses qui effrayaient les animaux. Lorsqu'ils ont testé notre châssis, le bruit de base était de 61 dB, ce qui est inférieur à celui de la plupart des tondeuses à gazon du marché. Ils ont ajouté nos amortisseurs de roue en caoutchouc et une fine couche de mousse au châssis, le ramenant à 54 dB. C'est plus calme qu'une conversation normale, et leurs clients ont adoré. D'un autre côté, un autre client a utilisé un châssis en acier bon marché pour son robot d'usine, et il s'est retrouvé avec 68 dB de bruit parce que l'acier transmettait beaucoup de vibrations à sa caméra de vision industrielle, rendant impossible l'obtention d'images claires. Le passage à notre châssis en aluminium a également résolu ce problème.
Maintenant, je sais que certains d’entre vous se demandent : « Qu’en est-il des robots qui se déplacent très vite, comme ces robots de course ? » Pour les robots à grande vitesse (3+ m/s), le bruit provenant d'un châssis en aluminium augmente un peu, généralement entre 65 et 72 dB. Mais même à cette vitesse, l’aluminium est meilleur que le plastique, car le plastique vibrerait tellement à grande vitesse que le robot deviendrait instable. La rigidité de l'aluminium permet de maintenir le robot stable, même si le bruit augmente un peu. Pour les robots de course, c'est un bon compromis, car la stabilité est bien plus importante que quelques décibels de bruit supplémentaires.
Je dois également mentionner que lorsque nous mesurons les niveaux de bruit, nous utilisons un sonomètre standard à une distance de 1 mètre du robot, ce qui est la norme de l'industrie. De nombreux tests de bruit aléatoires en ligne sont effectués bien plus près ou plus loin, de sorte que les chiffres sont faussés. C'est pourquoi je fais toujours confiance à nos tests de laboratoire internes, car nous suivons cette norme. Lorsque vous examinez les spécifications du châssis, assurez-vous que les niveaux de bruit sont mesurés de la même manière, sinon vous pourriez comparer des pommes avec des oranges.
Alors, quel est le point à retenir ici ? Le niveau sonore d'un châssis de robot en aluminium n'est pas un simple chiffre : il dépend de la qualité de fabrication, des accessoires et du cas d'utilisation. Généralement, vous envisagez une valeur de 55 à 65 dB pour une utilisation standard, ce qui est comparable à d'autres châssis métalliques, plus silencieux que l'acier inoxydable pour les tâches sensibles aux vibrations et plus durable que le plastique. Si le bruit est une priorité absolue, de petites modifications comme des amortisseurs ou de la mousse peuvent le réduire considérablement, sans sacrifier la solidité dont vous avez besoin pour un robot fiable.
Si vous êtes à la recherche d'un châssis de robot en aluminium ou si vous vous demandez comment réduire le bruit de votre configuration actuelle, nous avons ce qu'il vous faut. Nous fournissons des pièces de robot usinées CNC de haute qualité depuis des années. Ainsi, que vous ayez besoin d'un châssis de robot en aluminium standard, de pièces personnalisées ou d'accessoires de robot pour modifier le bruit de votre robot, nous pouvons vous aider. N'hésitez pas à contacter notre équipe pour discuter de votre projet spécifique : nous sommes toujours heureux de partager des conseils fondés sur une expérience pratique, et pas seulement des spécifications génériques.
Maintenant, pour tous ceux qui souhaitent approfondir la science des vibrations et du bruit dans les châssis de robots, voici quelques références sur lesquelles je m'appuie pour nos tests en laboratoire et nos consultations clients :
- Organisation internationale de normalisation (ISO) 10816 : Vibrations mécaniques – Évaluation des vibrations des machines par mesures sur des pièces non rotatives
- Rapport de la Robotics Industry Association (RIA) sur le bruit et les vibrations dans les robots industriels, 2022
- Journal of Robotic Systems : « Sélection de matériaux pour réduire les vibrations dans les châssis de robots mobiles », Vol. 38, n° 4, 2021
- Note technique du National Institute of Standards and Technology (NIST) : Mesures du niveau sonore pour les robots grand public et industriels, 2020
