Chaque câble d’un humanoïde doit traverser une articulation pour atteindre le moteur situé au-delà — et le chemin le plus direct passe au milieu de l’actionneur lui-même. Cet article explore la géométrie discrète qui sous-tend ce choix : la taille réelle de l’alésage, son coût, les raisons pour lesquelles les articulations modernes n’ont besoin que de quatre fils et la façon dont la torsion des câbles détermine si le câblage survivra au robot.

Demandez à un ingénieur ce qui limite la portée d’un robot humanoïde et il vous parlera de densité de couple, de rapports de réduction et de chimie des batteries. Il évoquera rarement l’alésage. Pourtant, chaque articulation rotative d’un humanoïde moderne comporte un alésage traversant — un passage libre le long de l’axe de rotation — par lequel passent tous les éléments nécessaires au fonctionnement des articulations situées plus loin : l’alimentation de la batterie et un bus de communication.

La taille de cet alésage et le comportement du câble à l’intérieur constituent l’une des contraintes les moins visibles de la conception des articulations. Si le choix est mauvais, le câblage devient le premier élément à tomber en panne ; s’il est bon, l’ensemble du corps s’en trouve simplifié, conducteur après conducteur.

Pourquoi le câble passe au milieu

Placez un câble sur l’axe de rotation d’une articulation et il ne fera que se tordre. Décalez-le de 30 mm par rapport à l’axe et chaque mouvement de l’articulation le pliera également, l’étirera et le fera frotter contre ce qui se trouve à proximité. Les bras robotisés industriels doivent composer avec ce second problème : ils sont équipés à l’extérieur de gaines porte-câbles et de guides, qui finissent eux aussi par s’user.

Un humanoïde n’a pas la place pour tout cela. Une boucle de câble à l’épaule s’accroche aux étagères ou aux personnes et risque d’être pincée lorsque le coude se replie contre le torse. La solution standard est donc un actionneur à arbre creux : un moteur sans bâti dont le rotor est monté sur un tube, un réducteur doté d’un alésage traversant, un codeur qui lit la position autour de l’alésage plutôt qu’à travers celui-ci, et une bride de sortie munie d’une ouverture correspondante. Le câblage des éléments situés en aval traverse l’articulation comme un fil dans une perle.

Le G1 de Unitree est un exemple classique. Un démontage réalisé par le fabricant de faisceaux JONVER a révélé que tous les câbles d’alimentation et de signal des moteurs passent au centre des arbres d’articulation, les moteurs de chaque membre étant connectés en série par des canaux internes. L’alimentation arrive par un connecteur XT30 commun et les données transitent par CAN. (Source : démontage de JONVER, 2026.)

L’alésage est une ressource limitée

L’alésage au centre d’une articulation n’est pas gratuit. Le générateur d’onde du réducteur, le rotor du moteur et le roulement de sortie doivent tous être dimensionnés autour de lui. Une unité creuse comporte donc davantage de métal, situé à un rayon plus important, qu’une unité à arbre plein offrant le même couple.

Ce compromis apparaît clairement dans le catalogue de Harmonic Drive, qui constitue la référence la plus proche d’un modèle standard pour l’industrie. Dans toute la gamme SHG-2UH à arbre creux, l’alésage traversant reste proche du tiers du diamètre extérieur : de 20 mm d’alésage pour 70 mm de diamètre extérieur en taille 14, à 38 mm pour 110 mm en taille 25. Les unités au rapport de réduction 50 de cette gamme affichent des couples nominaux de 7 N·m à 51 N·m. La proportion compte davantage que les valeurs absolues : une articulation de la taille d’un poignet, d’environ 70 mm de diamètre, laisse un alésage d’environ 20 mm ; une articulation de la taille d’une hanche peut en offrir près de 40 mm.

Les fabricants de moteurs sans bâti conçoivent leurs produits en tenant compte du même espace. La série TBM2G de Kollmorgen, destinée aux articulations de robots, propose des diamètres intérieurs de rotor allant d’environ 25 mm pour le format 50 mm à 57,5 mm pour le format 115 mm, afin de laisser passer explicitement des « codeurs, câbles, tuyaux, arbres et outils ».

Ces références industrielles sont également plus lourdes que les composants utilisés dans un humanoïde de série. Un réducteur SHG-2UH de taille 14 pèse à lui seul 0,71 kg ; à titre de comparaison, le démontage du G1 de Unitree a évalué à environ 525 g le poids d’un actionneur d’articulation complet de petite taille, comprenant le moteur, le réducteur, l’électronique de commande et le boîtier. Les humanoïdes de série utilisent des modules intégrés sur mesure plus légers, et c’est précisément sur cet écart que se joue la concurrence entre les fournisseurs d’articulations intégrées.

*Tableau : calcul de la torsion d’un câble fixé à ses deux extrémités. C’est la caractéristique nominale du câble, et non l’espace disponible dans le boîtier, qui détermine la longueur libre minimale.*

Quatre fils, pas quarante

Vingt millimètres suffisent largement pour un faisceau fin, mais sont inutilisables pour un faisceau épais. C’est le réseau, et non la mécanique, qui permet de garder le faisceau fin. Chaque articulation d’un humanoïde moderne possède son propre servovariateur ; le câble qui la traverse n’a donc pas besoin d’acheminer les trois phases moteur et le câble du codeur de chaque actionneur situé plus loin. Il lui faut une alimentation CC commune et un bus partagé.

L’humanoïde open source Asimov de Menlo montre jusqu’où cette approche peut aller. Chaque actionneur possède deux ports XT30 (2+2) électriquement identiques, qui transportent exactement quatre conducteurs : positif de la batterie, négatif de la batterie, CAN haut et CAN bas. Les actionneurs sont connectés en guirlande sur six branches physiques jusqu’au torse : les deux hanches, les deux épaules, la taille et le cou. Le partage d’une seule alimentation entraîne une chute de tension lorsque plusieurs articulations absorbent simultanément un courant de pointe, comme lors de la réception d’un saut. Selon le démontage de JONVER, le G1 répond à ce problème par des condensateurs tampons répartis du côté de l’alimentation des articulations les plus éloignées.

Les bus offrant une bande passante supérieure nécessitent davantage de conducteurs et de blindage, ce qui explique aussi pourquoi la taille de l’alésage et le choix du réseau sont décidés conjointement. Le câblage d’EtherCAT est plus épais que celui de CAN ; une couche physique à paire unique permet d’aller encore plus loin. Nous avons expliqué les avantages de la communication à paire unique pour une chaîne d’articulations dansnotre précédent article sur AUTBUS au sein de l’articulation.

Règle générale : le nombre de conducteurs traversant une articulation relève d’un choix d’architecture système. Les architectures à variateurs centralisés le multiplient ; des variateurs répartis dans les articulations, associés à un bus CC partagé, le limitent à quelques conducteurs. Si le module d’articulation nécessite plus de quelques fils dans l’alésage, le problème vient de l’architecture de câblage, pas de l’alésage.

Torsion, pas flexion

Un câble traversant un arbre creux est fixé à ses deux extrémités : l’une du côté fixe, l’autre sur la partie mobile. Lorsque l’articulation pivote, la longueur de câble entre les fixations se tord. Elle ne frotte pas, mais subit une fatigue dont l’intensité dépend de la torsion que chaque mètre de câble doit absorber.

Les fabricants de câbles industriels spécifient directement cette caractéristique. En juillet 2026, igus a lancé la gamme de câbles bus pour robots CFROBOT8.PLUS, couvrant CAN, Ethernet jusqu’à CAT7, PROFINET et DeviceNet. Elle est conçue pour une torsion de ±360° par mètre de câble libre (avec une longueur libre de 1 m, dans des conditions définies de température et de vitesse), pour 10 millions de cycles, et a été testée au-delà de 15 millions de cycles. Ces valeurs proviennent de robots industriels à six axes, et non d’humanoïdes, mais le calcul reste valable.

Une articulation pivotant de ±135° avec 0,3 m de câble libre entre les fixations impose à ce câble une torsion de ±450° par mètre, ce qui dépasse sa limite nominale. En portant la longueur libre à 0,375 m, on revient à ±360°/m. Dans un avant-bras compact, la solution consiste souvent à faire passer le câble par deux articulations dans une seule longueur, afin de répartir la torsion entre elles.

C’est pourquoi la longueur libre est un paramètre de conception, et non une réserve de câblage. La réduire pour gagner de la place signifie que chaque cycle consomme davantage la durée de vie du câble.

Les fournisseurs chinois de modules d’articulation convergent vers la même solution du côté de la production : au CIIF 2026 de Shanghai, Leaderdrive a présenté une gamme complète de modules d’articulation. Selon les fournisseurs, ces modules offrent une précision de positionnement de 20 secondes d’arc, une durée de vie de 15 000 heures et une communication temps réel de 500 microsecondes. Ils reposent sur un acheminement creux « pour faciliter le câblage en série », avec une étanchéité IP67 démontrée sous l’eau sur le stand. Lorsque plusieurs fournisseurs adoptent le même schéma de câblage, celui-ci cesse d’être une option et devient un standard incontournable. (Source : gongkong et médias industriels chinois, octobre 2026 ; chiffres annoncés par les fournisseurs.)

Quand l’articulation ne s’arrête jamais : les bagues collectrices

La torsion fonctionne tant que l’articulation est limitée par des butées. Supprimez ces butées et aucun câble ne résistera. C’est précisément ce qu’a fait Boston Dynamics avec l’Atlas électrique : sur ses 56 degrés de liberté, la plupart des articulations peuvent tourner en continu, et la tête comme la taille effectuent une rotation complète pour que le robot puisse travailler derrière lui sans se déplacer. En octobre 2026, la manière dont l’entreprise transmet l’alimentation et les données à travers ces articulations en rotation continue n’est pas publique ; c’est le problème de câblage le plus difficile du robot.

La solution habituelle est une bague collectrice : des contacts rotatifs qui transmettent le courant à travers une interface tournante. Les produits industriels disponibles couvrent déjà les besoins d’un humanoïde. Les bagues à contacts en métal liquide de Mercotac transmettent jusqu’à 30 A sur six des huit circuits de son modèle 830 ; les deux circuits restants sont spécifiés pour 4 A. Pour les données, ROTOCON commercialise des bagues collectrices EtherCAT sans balais, répertoriées par l’EtherCAT Technology Group, et revendique une absence de perte de paquets en rotation. Le fournisseur Servotecnica énumère les problèmes qui subsistent pour les articulations d’humanoïdes : taille, poids, usure, bruit électrique, capacité de puissance et coût ; chacun s’accentue avec le nombre de circuits. Voilà un argument supplémentaire en faveur des bus à quatre fils : chaque conducteur retiré du passage dans l’articulation est un conducteur de moins à transporter par la bague collectrice.

Points à vérifier avant de choisir un module d’articulation

L’alésage, le bus et le câble forment ensemble une seule spécification. Cinq vérifications couvrent l’essentiel :

• Alésage libre sur toute la chaîne — moteur, réducteur, codeur, frein et bride. Le plus petit alésage de la chaîne fixe la limite, et les freins ainsi que les dispositifs de retenue des connecteurs la réduisent encore.
• Nombre de conducteurs traversant chaque articulation. Des variateurs locaux sur un bus CC partagé, avec CAN ou un bus à paire unique, limitent ce nombre à quelques conducteurs ; les architectures centralisées le multiplient.
• Amplitude de mouvement de l’articulation par rapport à la longueur libre du câble. Calculez les degrés de torsion par mètre et comparez-les à la limite nominale du câble — n’oubliez pas l’exemple de ±135° sur 0,3 m, qui dépasse la limite d’un câble spécifié à ±360°/m.
• Facilité d’entretien des connecteurs. Atlas est constitué d’articulations sous forme de modules remplaçables ; dans les conceptions open source comme Asimov, les câbles traversent plusieurs articulations avant d’être raccordés. Le schéma de câblage détermine la rapidité avec laquelle une articulation peut être remplacée sur le terrain.
• Rotation continue. Toute articulation sans butées nécessite une bague collectrice ou une liaison sans contact, avec son propre budget de masse, de bruit et de durée de vie.

Chez Ti5ROBOT, nous constatons le même calcul du point de vue des modules : chaque conducteur et connecteur que l’on peut intégrer au boîtier de l’articulation réduit d’autant les éléments traversant l’alésage, les modes de défaillance et les raisons de démonter le bras. Cette même logique guide la spécification de nos configurations de codeurs et de retours d’information — voir notre analyse des doubles codeurs et de la limite de précision des articulations — ainsi que celle de modules comme la gamme de modules d’articulation légers et la gamme d’actionneurs pour robots humanoïdes, spécifiés comme des articulations complètes plutôt que comme des pièces séparées. L’alésage central n’est pas un simple détail de conditionnement : c’est la ressource dont dépend toute l’architecture de câblage.

Rendre explicite cette contrainte discrète

Rien de tout cela n’apparaît sur un graphique de densité de couple. Pourtant, l’alésage creux détermine le câblage des membres, le choix du bus détermine l’épaisseur du faisceau et la limite de torsion du câble détermine le temps pendant lequel le robot fonctionne sans défaillance de son faisceau. Les articulations qui résistent à dix millions de mouvements sont celles dont les concepteurs ont traité l’alésage comme une spécification à part entière, au même titre que le couple, le rapport de réduction et la masse.

La prochaine fois qu’une fiche technique de module d’articulation indique une valeur d’« alésage traversant », lisez-la comme un comptable lirait une ligne de crédit : il ne s’agit pas de la taille de l’alésage, mais de tout ce que vous n’aurez jamais à faire passer autour de celui-ci.

Sources : humanoid.guide, « Articulations à arbre creux : comment l’alimentation et les données traversent chaque articulation d’un humanoïde » (octobre 2026) ; communiqué de presse d’igus sur CFROBOT8.PLUS (juillet 2026) ; démontage du Unitree G1 par JONVER (2026) ; documentation électrique de Menlo Asimov (2026) ; annonce de Boston Dynamics sur l’Atlas électrique au CES 2026 ; catalogue SHF/SHG de Harmonic Drive ; couverture des modules d’articulation au CIIF 2026 par gongkong (octobre 2026) ; spécifications des moteurs sans bâti TBM2G de Kollmorgen.