Applications de la mousse conductrice dans les robots industriels et les AGV

L'industrie de la robotique progresse rapidement. Des robots industriels sur les chaînes de production automatisées aux robots collaboratifs (cobots) travaillant aux côtés des humains et aux AGV (véhicules à guidage automatique) utilisés dans les entrepôts intelligents, les robots modernes deviennent plus précis, plus compacts et plus intégrés.

Cependant, une intégration plus poussée engendre également un défi de taille : interférences électromagnétiques (EMI) .

À mesure que les robots intègrent davantage de servomoteurs, de capteurs, de modules de communication et de systèmes de contrôle, le maintien de la compatibilité électromagnétique (CEM) est devenu un élément essentiel de la conception des robots.

Un élément souvent négligé dans ce processus est mousse conductrice , un matériau de blindage EMI flexible qui contribue à maintenir un contact électrique fiable, à bloquer les fuites électromagnétiques et à améliorer la stabilité du système.

Si vous souhaitez d'abord comprendre les principes fondamentaux de la mousse conductrice, vous pouvez consulter notre guide : Qu’est-ce que la mousse conductrice ? Utilisations, applications et avantages en matière de blindage électromagnétique .

Cet article explore comment la mousse conductrice est appliquée dans quatre domaines critiques de la robotique et explique pourquoi Mousse de blindage EMI Les solutions sont devenues essentielles pour les robots industriels, les robots collaboratifs et les systèmes AGV.

1. Pourquoi les robots ont-ils besoin d'un blindage EMI ?

Les robots fonctionnent dans des environnements électromagnétiques complexes. À l'intérieur et autour d'un système robotique, de multiples sources d'interférences peuvent affecter l'intégrité du signal et la précision du contrôle.

1.1 Sources de bruit interne denses

Une armoire de commande de robot industriel typique contient :

• servomoteurs
• Alimentations à découpage
• Convertisseurs de fréquence
• Contrôleurs PLC
• Modules de communication

Parmi eux, les servomoteurs constituent l'une des sources d'interférences électromagnétiques les plus importantes. Les signaux de commande PWM (modulation de largeur d'impulsion) peuvent générer un bruit électromagnétique haute fréquence allant de quelques dizaines de MHz à plusieurs centaines de MHz.

Sans blindage adéquat, ce bruit peut interférer avec :

• Capteurs de position
• Signaux d'encodeur
• interfaces de communication
• circuits de commande

1.2 Interférences électromagnétiques externes

Les environnements industriels contiennent souvent de nombreux appareils à haute puissance, notamment :

• machines à souder
• équipement CNC
• Gros moteurs
• Convertisseurs de puissance

Ces dispositifs génèrent un rayonnement électromagnétique qui peut se coupler aux systèmes de commande des robots via des câbles, des boîtiers ou des interstices structurels.

1.3 Exigences élevées en matière d'intégrité du signal

Les robots modernes dépendent fortement des capteurs de précision :

• Capteurs de couple
• Systèmes de vision
• modules LiDAR
• Capteurs de retour de force
• Capteurs tactiles

De nombreux signaux de capteurs fonctionnent à des niveaux de tension très bas, parfois même de l'ordre du millivolt ou du microvolt.

Même de faibles perturbations électromagnétiques peuvent provoquer :

• Erreurs de position
• Instabilité des communications
• Signaux de rétroaction incorrects
• Mouvement inattendu

Pour les robots collaboratifs et les robots médicaux, cette fiabilité est particulièrement importante.

1.4 Fiabilité de la communication

Les robots industriels utilisent de plus en plus des protocoles de communication à haut débit tels que :

• EtherCAT
• Bus CAN
• Ethernet industriel

Ces systèmes de communication sont extrêmement sensibles aux interférences électromagnétiques. Une conception de blindage appropriée est donc indispensable pour garantir une transmission de données stable.

2. Quatre zones clés du robot où la mousse conductrice est appliquée

Domaine d'application 1 : Armoires de commande de robots — Zone principale de blindage EMI

L'armoire de commande du robot est l'une des zones de protection CEM les plus importantes.

À l'intérieur du meuble, les différentes sections fonctionnelles comprennent généralement :

• Zone électrique
• Zone de conduite
• Zone de contrôle
• Zone de communication

Sans isolation électromagnétique adéquate, des interférences peuvent se propager entre ces sections par rayonnement ou par conduction.

Utilisation de la mousse conductrice dans les armoires de commande

Pourquoi utiliser Mousse conductrice Au lieu de Feuille de cuivre ?

Lors de l'assemblage d'un meuble, les tolérances mécaniques créent souvent des écarts irréguliers compris entre 0,5 mm et 2 mm.

Des matériaux comme la feuille de cuivre et la feuille d'aluminium offrent une excellente conductivité, mais ils ne peuvent pas compenser ces variations structurelles.

La mousse conductrice FOF résout ce problème car elle combine :

• conductivité électrique
• Récupération élastique
• Capacité de comblement des lacunes
• Pression de contact à long terme

Cela garantit une mise à la terre continue sur toute la longueur du trajet d'étanchéité.

Pour une comparaison détaillée entre la mousse conductrice, la feuille de cuivre, la feuille d'aluminium et le tissu conducteur, voir :

Mousse conductrice vs feuille de cuivre vs feuille d'aluminium vs tissu conducteur : Comparaison des performances clés

Exemple d'application réelle

Un fabricant de robots a constaté des émissions rayonnées excessives lors de tests CEM dans la gamme de fréquences 30 MHz–100 MHz.

La cause première a été identifiée comme étant une fuite à travers l'espace entre la porte de l'armoire de commande et le reste du véhicule.

Le modèle original utilisait des bandes de caoutchouc conductrices, mais une compression prolongée entraînait une déformation et réduisait la fiabilité du contact.

Après les avoir remplacés par de la mousse conductrice FOF en forme de D de Konlida :

• L'émission rayonnée a diminué de 8 à 12 dB
• La certification EMC a été obtenue avec succès.
• La fiabilité d'étanchéité à long terme a été améliorée.

Domaine d'application 2 : Modules d'articulation de robots — Résolution des contraintes spatiales

Les articulations des robots sont les principaux composants mobiles des systèmes robotiques.

Ils intègrent :

• servomoteurs
• Encodeurs
• Réducteurs
• conseils de contrôle conjoints

Cependant, l'espace disponible pour l'installation interne est extrêmement limité. L'espace disponible pour les matériaux de blindage n'est souvent que de 1 à 3 mm.

Applications de la mousse conductrice dans les modules de jointure

Pourquoi choisir Joints SMT EMI ?

Les contacts à ressort de mise à la terre traditionnels présentent plusieurs limitations :

• Grand espace d'installation
• fatigue mécanique pendant le mouvement
• Risque de fracture après une exposition prolongée aux vibrations

Les joints SMT EMI offrent une meilleure solution.

Les avantages comprennent :

• Format compact (aussi petit que 1,2 mm × 1,2 mm)
• Soudage direct de circuits imprimés par refusion
• Contact élastique stable
• Résistance à la fatigue vibratoire

Comparée aux ressorts métalliques traditionnels, la structure à base de silicone absorbe les micro-vibrations et assure une mise à la terre fiable.

Pour la sélection de la structure de mousse conductrice SMT, voir :

Contacts CMS souples : comparaison de 5 structures internes pour la mise à la terre EMI

Domaine d'application 3 : Modules de capteurs — Protection des signaux faibles

Les robots modernes s'appuient sur une large gamme de capteurs de précision, notamment :

• Capteurs de couple
• Caméras de vision
• LiDAR
• Capteurs ultrasoniques
• Capteurs tactiles

Ces appareils émettent souvent des signaux de très faible amplitude, extrêmement sensibles aux interférences électromagnétiques. Une mousse de blindage EMI efficace contribue à préserver l'intégrité du signal et la précision du système.

Applications typiques des éponges EMI dans les modules de capteurs

Pourquoi utiliser Mousse conductrice omnidirectionnelle ?

Les systèmes de vision industrielle exigent une stabilité de signal exceptionnelle. Même de faibles interférences électromagnétiques peuvent affecter la qualité de l'image ou la précision du positionnement.

La mousse conductrice omnidirectionnelle offre une conductivité selon les axes X, Y et Z, permettant une mise à la terre fiable avec une compression de seulement 0,1 à 0,3 mm . Ceci minimise les contraintes mécaniques tout en maintenant un blindage EMI stable autour des ensembles optiques de précision.

Pour mieux comprendre les différentes structures de mousses conductrices, consultez notre guide :

Types de joints en mousse conductrice : Guide clair des joints FOF, SMT, AIR LOOP et plus encore
https://www.konlidainc.com/article/foam-guide.html

Domaine d'application 4 : Modules d'alimentation et de communication

L'alimentation électrique et les interfaces de communication sont deux points faibles courants en matière de compatibilité électromagnétique (CEM) au sein des systèmes de commande robotisés.

Modules d'alimentation

Les alimentations à découpage fonctionnent généralement entre 100 kHz et 1 MHz , tandis que leurs harmoniques peuvent s'étendre jusqu'à plusieurs dizaines de MHz.

Les principales exigences comprennent :

• faible impédance de mise à la terre
• Stabilité du contact à long terme
• résistance aux hautes températures

Solution recommandée : mousse conductrice plaquée or, qui offre une excellente résistance à l’oxydation et maintient une résistance de contact stable sur de longues périodes d’utilisation.

Modules de communication

Protocoles de communication industrielle tels que :

• EtherCAT
• Bus CAN
• Ethernet industriel

sont extrêmement sensibles aux interférences électromagnétiques.

Les connecteurs de communication nécessitent un contact de blindage continu à 360° afin de minimiser les fuites électromagnétiques.

Les solutions recommandées comprennent :

• Mousse conductrice en forme d'anneau
• Éponge EMI à profil personnalisé
• Tissu conducteur pour blindage de câbles

Ces matériaux créent un chemin conducteur complet autour des interfaces de communication tout en respectant les tolérances de fabrication.

3. Guide de sélection des matériaux de blindage EMI pour robots

4. Exigences particulières relatives à la mousse conductrice en robotique

Résistance aux vibrations à long terme

Les robots industriels fonctionnent en continu sous l'effet de vibrations et de mouvements répétitifs. Les matériaux de blindage doivent garantir un contact électrique stable tout au long de leur durée de vie.

Solution recommandée :

• Mousse conductrice à noyau de silicone
• Mousse conductrice à noyau PORON®
• Taux de guérison supérieur à 90 %
• Versions montées en surface pour les applications exigeant une fiabilité maximale

Large plage de températures de fonctionnement

Les robots peuvent fonctionner dans des environnements allant des entrepôts frigorifiques aux fonderies.

Les températures ambiantes typiques varient de −40°C à +120°C .

Solution recommandée :

• Mousse conductrice à noyau de silicone
• Film conducteur PI plaqué or

Ces matériaux peuvent résister à des températures de fonctionnement allant jusqu'à 280 °C , surpassant nettement les éponges EMI classiques à noyau PU.

Exigences de propreté

Les robots utilisés dans les dispositifs médicaux, la production pharmaceutique et l'industrie agroalimentaire nécessitent des matériaux à faible contamination et présentant une excellente stabilité chimique.

Mousse conductrice de qualité médicale fabriquée sousISO 13485 Les systèmes de qualité contribuent à répondre à ces exigences d'application rigoureuses.

Conception légère pour robots collaboratifs

La réduction du poids améliore directement la capacité de charge utile et l'efficacité énergétique des robots collaboratifs.

Comparativement aux solutions de blindage traditionnelles, les matériaux légers tels que :

• Mousse conductrice AIR LOOP
• mousse conductrice omnidirectionnelle

peut réduire le poids des composants de blindage de plus de50% tout en conservant d'excellentes performances en matière de compatibilité électromagnétique.

Foire aux questions

Une feuille de cuivre peut-elle remplacer la mousse conductrice à l'intérieur des robots ?

Pas complètement.

La feuille de cuivre est efficace sur les surfaces métalliques planes, mais ne compense pas les tolérances d'assemblage ni les irrégularités de jeu. La mousse de blindage EMI reste la solution privilégiée lorsqu'une compression, une flexibilité ou un contact électrique continu sont nécessaires.

Comment les interférences des servomoteurs sont-elles contrôlées ?

Les servomoteurs génèrent à la fois :

• EMI rayonnées
• EMI conduite

Les interférences rayonnées sont généralement réduites grâce à l'utilisation de boîtiers métalliques associés à des matériaux d'étanchéité en éponge EMI .

Les interférences conduites sont contrôlées par :

• Filtres EMI
• noyaux de ferrite
• Conception de mise à la terre appropriée

Les sorties de câbles sont généralement protégées par de la mousse conductrice ou du tissu conducteur.

Les AGV nécessitent-ils un blindage EMI ?

Oui.

Les AGV intègrent de multiples sous-systèmes électroniques, notamment :

• Contrôleurs de moteurs
• Systèmes de gestion de batterie (BMS)
• Navigation LiDAR
• modules de communication sans fil

La mousse conductrice est largement utilisée autour des joints des boîtiers et des modules électroniques sensibles pour améliorer les performances CEM.

Les articulations de robots collaboratifs peuvent-elles utiliser de la mousse conductrice ?

Absolument.

Les articulations du robot contiennent des servomoteurs, des codeurs, des capteurs de couple et une électronique de commande compacte.

Les mousses conductrices miniatures CMS et les mousses conductrices omnidirectionnelles assurent une mise à la terre fiable tout en occupant un espace d'installation minimal.

Quelles normes CEM s'appliquent aux robots industriels ?

La plupart des robots industriels sont conçus pour se conformer auxIEC 61000 normes CEM, notamment :

• CEI 61000-6-2 (Immunité industrielle)
• CEI 61000-6-4 (Émissions industrielles)

Les normes applicables dépendent du marché cible du robot et de son application prévue.

À propos de Konlida

Fondée en2006 Suzhou Konlida Precision Electronics Co., Ltd. est spécialisée dans la recherche, le développement et la fabrication de matériaux de blindage EMI avancés.

Nos mousses de blindage EMI sont largement utilisées dans les robots industriels, les robots collaboratifs et les AGV pour :

• armoires de commande
• modules conjoints
• Systèmes de capteurs
• interfaces de communication
• Électronique de puissance

Konlida propose une gamme complète de services, notamment :

• Mousse conductrice FOF
• Mousse conductrice SMT
• Mousse conductrice AIR LOOP
• mousse conductrice omnidirectionnelle
• Solutions pour tissus conducteurs

Certifié àIATF 16949 etISO 13485 Nous proposons à la fois des produits standard et des solutions EMI entièrement personnalisées pour les applications industrielles et médicales exigeantes.

Que vous ayez besoin de prototypage rapide ou de composants en éponge EMI conçus sur mesure pour des structures robotiques complexes, notre équipe d'ingénieurs est prête à vous accompagner dans votre prochain projet.