Formation en électronique des robots humanoïdes

Leçon 1 • Lecture des schémas de circuit et normes

Enseigne les symboles de schéma électronique, les identifiants de référence et les conventions de schéma de câblage utilisés en robotique. Permet une interprétation précise de la documentation du fabricant.

Leçon 2 • Équipements de mesure et d'essai de base

Présente les multimètres, les oscilloscopes et les analyseurs logiques pour le diagnostic de l'électronique des robots. Relie les compétences en mesure à la recherche de pannes dans les chapitres suivants.

Leçon 3 • Révision des principes électriques fondamentaux

Couvre les relations entre tension, courant, résistance et puissance essentielles pour l'électronique des robots. Établit la base quantitative utilisée tout au long du cours.

Leçon 4 • Aperçu de l'architecture des robots humanoïdes

Cartographie les principaux sous-systèmes électroniques d'un robot humanoïde et leurs interdépendances. Fournit le contexte pour chaque sujet technique ultérieur.

Leçon 1 • Architecture de distribution d'alimentation

Conçoit des réseaux de distribution multi-rails avec fusibles, circuits OR et contrôle d'insertion à chaud. Garantit que chaque sous-système reçoit une alimentation propre et protégée.

Leçon 2 • Technologies et sélection des batteries

Compare les chimies lithium-ion, lithium-polymère et à électrolyte solide pour les applications humanoïdes. Guide la sélection de la capacité et du taux de décharge en fonction de l'analyse de la charge.

Leçon 3 • Conversion et régulation CC-CC

Couvre les topologies de convertisseurs abaisseur, élévateur et abaisseur-élévateur utilisées pour fournir des rails régulés. Les étudiants calculent les valeurs des composants et évaluent les compromis de rendement.

Leçon 4 • Systèmes de gestion de batterie

Explique l'équilibrage des cellules, l'estimation de l'état de charge et les circuits de protection dans la conception du BMS. Soutient directement le fonctionnement sûr et durable de la batterie dans le robot.

Leçon 1 • Électronique de commande à orientation de champ

Couvre la détection de courant, les transformées de Clarke et Park, et la génération de MLI pour la commande FOC des moteurs BLDC. Relie la conception matérielle aux performances de contrôle de couple en boucle fermée.

Leçon 2 • Circuits de pont en H et de commande de grille

Explique la topologie du pont en H, les drivers de grille bootstrap et le contrôle du temps mort pour les variateurs de moteur. Les étudiants conçoivent des circuits de commutation sécurisés évitant les défauts de court-circuit traversant.

Leçon 3 • Types de moteurs dans les robots humanoïdes

Passe en revue les technologies de moteurs à courant continu à balais, sans balais, pas à pas et à actionneur série élastique. Établit des critères de sélection reliant le type de moteur aux exigences des articulations.

Leçon 4 • Interfaces et protocoles de commande des servos

Examine les interfaces RS-485, CAN et EtherCAT utilisées pour commander les modules servo intelligents. Permet l'intégration de variateurs servo commerciaux dans les réseaux d'articulations du robot.

Leçon 1 • Technologies de capteurs proprioceptifs

Couvre les codeurs, les IMU, les capteurs de couple et les poignets couple-force utilisés pour l'estimation de l'état du corps. Établit la couche de capteurs qui alimente les algorithmes de contrôle de mouvement.

Leçon 2 • Interfaces de capteurs extéroceptifs

Aborde les caméras, le LiDAR, les capteurs de profondeur et les réseaux de microphones pour la perception de l'environnement. Les étudiants câblent et configurent chaque type de capteur sur une carte de traitement.

Leçon 3 • Conditionnement du signal analogique

Conçoit des circuits d'amplification, de filtrage et de référence qui préparent les sorties des capteurs analogiques pour la conversion CAN. Réduit directement le bruit et les erreurs de décalage dans les données des capteurs.

Leçon 4 • Conversion analogique-numérique

Explique les architectures CAN, la résolution, le taux d'échantillonnage et le multiplexage d'entrée pour les capteurs de robot. Les étudiants font correspondre les spécifications CAN aux exigences de bande passante des capteurs.

Leçon 1 • Bus de communication temps réel

Conçoit des réseaux CAN FD, EtherCAT et UART reliant les nœuds de calcul aux cartes d'actionneurs et de capteurs. Garantit une latence déterministe sur l'ensemble du réseau électronique du robot.

Leçon 2 • Abstraction matérielle et firmware d'amorçage

Introduit les chargeurs d'amorçage, les couches d'abstraction matérielle et les mécanismes de mise à jour du firmware pour les cartes de calcul du robot. Fait le pont entre la conception matérielle et les tâches d'intégration logicielle.

Leçon 3 • Sélection et configuration du microcontrôleur

Compare les cœurs ARM Cortex-M, RISC-V et DSP pour les tâches de contrôle au niveau des articulations. Les étudiants évaluent la vitesse d'horloge, les périphériques et la mémoire par rapport aux exigences de la boucle de contrôle.

Leçon 4 • FPGA dans les boucles de contrôle du robot

Explique l'utilisation du FPGA pour la génération MLI déterministe, le comptage de codeurs et les périphériques personnalisés. Les étudiants implémentent des blocs logiques simples et les connectent au processeur principal.

Leçon 1 • Empilage et planification des couches du PCB

Sélectionne le nombre de couches, les matériaux diélectriques et les épaisseurs de cuivre pour les cartes de robot à signaux mixtes. Affecte directement le contrôle d'impédance et les performances CEM.

Leçon 2 • Bonnes pratiques de saisie de schéma électronique

Établit une organisation hiérarchique des schémas, des bibliothèques de symboles et des noms de connexions pour les cartes de robot complexes. Réduit les erreurs avant le début du routage.

Leçon 3 • Routage des signaux à haute vitesse

Applique l'adaptation de longueur, le routage de paires différentielles et les points de traversée pour les signaux USB, Ethernet et MIPI. Empêche les défaillances d'intégrité du signal dans les liaisons haute vitesse du robot.

Leçon 4 • Conception pour la fabrication et le test

Couvre la panélisation, le placement des fiduciaires, la stratégie des points de test et la conformité aux règles de DFM. Garantit que les cartes sont fabricables et testables en volume.

Leçon 1 • Circuits de surveillance de sécurité et chien de garde

Implémente des chiens de garde matériels, des superviseurs de tension et des moniteurs de courant qui détectent et répondent aux défauts. Garantit que le robot entre dans un état sûr lors de la détection d'une anomalie.

Leçon 2 • Analyse des dangers et évaluation des risques

Introduit les méthodes FMEA, FTA et HAZOP appliquées aux sous-systèmes électroniques du robot. Produit un registre des risques qui oriente les décisions de conception de sécurité ultérieures.

Leçon 3 • Architectures de circuits redondants et diversifiés

Conçoit des circuits à double voie, à vote et à redondance diversifiée pour les fonctions critiques pour la sécurité du robot. Démontre comment la redondance réduit la probabilité de défaillance dangereuse.

Leçon 4 • Arrêt d'urgence et coupure sécurisée du couple

Conçoit des chaînes d'arrêt d'urgence câblées et des circuits STO qui coupent l'alimentation des actionneurs sans intervention logicielle. Répond à l'exigence de sécurité la plus critique dans la collaboration homme-robot.

Leçon 1 • Planification et séquencement de l'intégration

Élabore un plan d'intégration ascendant qui vérifie chaque sous-système avant de les combiner. Réduit le risque de défaillances en cascade lors de la mise en service du système complet.

Leçon 2 • Vérification électrique et test de continuité

Applique des tests de continuité, de résistance d'isolement et de rigidité diélectrique pour vérifier les faisceaux de câbles et les PCB. Détecte les défauts d'assemblage avant la mise sous tension du robot complet.

Leçon 3 • Procédures de mise en service fonctionnelle

Guide le séquencement de la mise sous tension, le chargement du firmware et la mise en service initiale des actionneurs pour chaque sous-système. Renforce la confiance dans la justesse du matériel avant les tests de mouvement.

Leçon 4 • Tests de performance au niveau système

Exécute des tests de charge, des tests de stabilisation thermique et des tests de stress de communication sur le robot intégré. Valide que tous les sous-systèmes répondent ensemble à leurs spécifications de performance.