Guide complet sur la personnalisation des châssis de robots OEM/ODM

Avec le développement rapide des AMR, des AGV, des robots d'inspection et des robots de livraison, un nombre croissant d'entreprises entrent sur le marché de la robotique mobile. Pour accélérer la validation des produits, de nombreuses équipes optent initialement pour un châssis standard.

Cependant, une fois les robots déployés dans des applications réelles, les châssis standard ne répondent souvent pas aux exigences de capacité de charge, d’autonomie, de dimensions ou d’environnements complexes. C’est pourquoi un nombre croissant d’entreprises se tournent vers des solutions de châssis robotiques personnalisés OEM/ODM.

Cet article se concentrera sur le processus de personnalisation, les paramètres clés, les facteurs de coût et la sélection des fournisseurs pour les châssis robotiques sur mesure, aidant les entreprises à développer châssis de robot mobile des produits plus efficacement adaptés à leurs scénarios spécifiques.

Qu'est-ce que la personnalisation des châssis de robots OEM et ODM ?

Bien que les termes OEM et ODM soient courants dans l'industrie manufacturière, dans le domaine des châssis robotiques, les différences entre les deux ont un impact direct sur les délais des projets, les coûts et la propriété intellectuelle.

Châssis de robot OEM : Le client assure la conception, le fournisseur s'occupe de la production

Les châssis de robots OEM (Original Equipment Manufacturing) conviennent généralement aux entreprises de robotique disposant de capacités de R&D complètes.

Dans ce modèle, le client a généralement réalisé la conception de base, notamment :

• Plans de conception structurelle du châssis robotique
• Sélection des moteurs et des réducteurs
• Conception de l'architecture du système de contrôle
• Définition des protocoles de communication (CAN / ROS / Ethernet)
• Disposition des capteurs tels que le LiDAR et les caméras

Le rôle du fournisseur se concentre principalement sur la fabrication et la livraison :

• Usinage CNC ou fabrication de tôlerie
• Assemblage structurel du châssis
• Effectuer les tests unitaires complets et le débogage
• Production en petite série ou en grande série

Avantages des châssis de robots OEM

• Une plus grande autonomie du produit
• Les technologies de base restent internes
• Une plus grande facilité à établir des barrières technologiques
• Les coûts peuvent être profondément optimisés en fonction des besoins de production de masse à long terme

Défis des châssis de robots OEM

• Investissement initial élevé en R&D
• Exigences élevées en matière de capacités internes de R&D mécanique
• Les cycles de développement produit sont généralement plus longs

Si votre entreprise dispose déjà d’un système de R&D mature et souhaite développer des châssis robotiques différenciés et personnalisés, l’OEM est généralement le choix le plus adapté.

Châssis de robot ODM : Conception et développement de systèmes pilotés par le fournisseur

La personnalisation de châssis robotiques en mode ODM est mieux adaptée aux entreprises qui souhaitent lancer rapidement des produits ou raccourcir les cycles de R&D, en particulier lors des phases de validation du produit ou d'introduction sur le marché. Dans le cadre du modèle ODM, les clients n'ont pas besoin de fournir des conceptions détaillées ; ils fournissent plutôt des « exigences d'application », en se concentrant sur la définition de ce que le robot doit faire plutôt que sur la manière dont il doit être mis en œuvre.

Les informations généralement fournies par les clients comprennent :

• Scénarios d’application (entrepôt / usine / extérieur / médical, etc.)
• Exigences de charge utile (50 kg / 300 kg / 1 tonne, etc.)
• Vitesse de fonctionnement et cadence de travail
• Conditions de terrain (surfaces planes intérieures / rampes / terrain extérieur complexe)
• Durée de fonctionnement (poste unique ou fonctionnement 24h/24)
• Exigences d’interface logicielle (ROS / API / CAN / PLC)

Ces informations déterminent l'orientation architecturale globale du châssis, plutôt que la sélection de composants individuels.

Processus de développement complet pour les châssis de robots ODM

Dans les projets ODM matures, les fournisseurs assurent généralement le développement au niveau système, et pas seulement la fabrication :

• Conception structurelle du châssis robotique : dimensions, matériaux, capacité de charge et extension modulaire
• Conception du système d’entraînement : configuration à différentiel, roues Mecanum ou direction Ackermann
• Conception du système de propulsion : capacité de la batterie, BMS et optimisation de l’autonomie
• Intégration du système de commande : variateurs de moteur, cartes de commande et protocoles de communication
• Tests et validation des prototypes : essais de charge, d’autonomie, de pente et de fiabilité

Selon notre expérience pratique, un projet standard de châssis robotique ODM raccourcit généralement le cycle de développement d’environ 30%–60% par rapport au modèle OEM, avec des avantages particulièrement significatifs durant la phase de validation initiale du produit.

Cas d'utilisation des châssis de robots ODM

L’ODM n’est pas une « conception simplifiée », mais une approche axée sur la productisation rapide, adaptée à :

• Startups robotiques : besoin de valider rapidement le MVP
• Les intégrateurs système (SI) : se concentrent davantage sur les solutions sectorielles que sur la R&D des châssis
• Marques étrangères : manque de ressources locales en R&D mécanique et nécessité de commercialiser rapidement les produits
• Des entreprises issues d'autres secteurs entrant dans le domaine de la robotique, comme les sociétés de sécurité, de logistique ou les éditeurs de logiciels d'IA

Valeur fondamentale du châssis de robot ODM

Sur la base de l’expérience réelle de livraison, l’avantage de l’ODM ne réside pas seulement dans le fait d’être « plus rapide », mais surtout dans la réduction des coûts liés aux essais et erreurs :

• Délai de mise sur le marché réduit
• Réduction des risques de conception mécanique
• Itération rapide basée sur une plateforme mature
• Réduction de la pression sur l’investissement en R&D en phase initiale

En particulier dans les projets de châssis robotiques AMR et d’extérieur, l’ODM peut efficacement prévenir les reprises causées par des conceptions structurelles irrationnelles.

Comment choisir entre un châssis de robot OEM et ODM ?

En résumé, l’OEM met davantage l’accent sur la R&D approfondie, tandis que l’ODM privilégie une industrialisation rapide. Les principales différences entre les deux sont les suivantes :

En résumé :

• Châssis robotique OEM = R&D interne + barrières technologiques à long terme
• Châssis robotique ODM = Productisation rapide + réduction des coûts liés aux essais-erreurs

Si une entreprise dispose déjà d'un système de R&D mature et vise à créer des produits fortement différenciés, l'OEM est plus adapté. Si l'objectif est d'entrer rapidement sur le marché et de valider le modèle économique, l'ODM constitue généralement la voie la plus efficace.

Guide complet sur la personnalisation des châssis de robots OEM/ODM — découvrez leurs différences dans notre comparaison des approches de production de robots mobiles répartition.

Quelles sont les industries qui ont le plus besoin de châssis de robots personnalisés ?

Toutes les applications robotiques ne nécessitent pas un châssis sur mesure. Cependant, à mesure que les environnements deviennent plus complexes et non structurés, le besoin de châssis robotiques personnalisés augmente considérablement dans tous les secteurs.

AMR / AGV d’entrepôt

Les environnements d'entrepôt semblent structurés, mais en pratique, ils varient considérablement en termes d'agencement, de charge et de conditions d'exploitation.

Les facteurs clés influençant la conception du châssis incluent la hauteur des rayonnages, la largeur des allées, la planéité du sol et les exigences de rayon de braquage.

Les exigences typiques comprennent :

• Capacité de charge élevée (300 kg à 2000 kg)
• Fonctionnement continu 24h/24 et 7j/7
• Navigation de haute précision (±10 mm)
• Manœuvrabilité dans les allées étroites
• Recharge automatique ou échange de batterie

Dans les déploiements réels, le principal défi consiste à trouver l'équilibre entre la charge utile, l'encombrement réduit et l'autonomie prolongée dans un espace de châssis limité.

Robots de livraison en extérieur

Les environnements extérieurs présentent des conditions très variables, notamment la météo, le terrain et la qualité des routes.

Les défis courants incluent la pluie, les pentes, les trottoirs et les surfaces irrégulières.

Exigences clés :

• Niveau de protection IP65–IP67
• Fonctionnement stable sur les pentes et les terrains irréguliers
• Capacité de franchissement d’obstacles (5 à 10 cm)
• Structure de conception résistante aux vibrations

Un problème fréquemment observé dans les projets réels est que les systèmes de châssis qui donnent de bons résultats en laboratoire peuvent subir des glissements, des dérives ou des surchauffes en environnement urbain.

Robots d'inspection industrielle

Les environnements industriels tels que les centrales électriques, les installations pétrolières et les sites chimiques exigent une stabilité de fonctionnement à long terme plutôt qu'une vitesse élevée.

Exigences clés :

• Indice de protection élevé (IP65+)
• Résistance à la corrosion ou aux explosions
• Fonctionnement continu sur de longues durées
• Haute stabilité structurelle face aux vibrations et aux interférences

En pratique, les défaillances sont plus souvent dues à un desserrage structurel ou à une dérive du contrôle après de longs cycles de fonctionnement qu'à des problèmes de mobilité.

Robots agricoles

Les environnements agricoles sont hautement non structurés : boue, sable, pentes et forte humidité.

Les défis clés incluent une faible traction, une stabilité limitée et une exposition sévère aux conditions environnementales.

Exigences courantes :

• Garde au sol élevée
• Systèmes d’entraînement à couple élevé
• Structure étanche à l'eau et à la poussière
• Châssis à chenilles en option pour terrains extrêmes

Les châssis à roues standard échouent souvent dans les conditions agricoles réelles en raison de l’enlisement, du patinage ou d’un couple insuffisant.

Robots médicaux et de service

Les environnements intérieurs tels que les hôpitaux, les hôtels et les espaces commerciaux exigent une approche différente : la sécurité, la fluidité des mouvements et l'expérience utilisateur.

Exigences clés :

• Fonctionnement à faible bruit
• Accélération et décélération progressives
• Conception de châssis compact
• Sécurité élevée des interactions homme-robot

Dans les environnements sensibles comme les hôpitaux, les mouvements brusques ou un mauvais contrôle des vibrations peuvent directement affecter le confort et l'acceptation des utilisateurs.

Processus de base pour la personnalisation des châssis de robots

En Châssis robotique OEM/ODM la personnalisation, le développement est essentiellement un processus d'ingénierie qui part du scénario d'application pour déterminer la solution système.

1. Définition du scénario d'application

Dans la personnalisation des châssis robotiques, le scénario d'application détermine directement l'orientation de la structure du châssis, représentant plus de 70 % de l'influence globale.

What needs to be clarified is not “what functions the robot will perform,” but rather the underlying operating conditions:

• Intérieur / Extérieur (châssis robotique intérieur / extérieur)
• Type de sol (revêtement époxy, asphalte, gravier, boue)
• Présence de rampes, de ralentisseurs ou de marches
• Plage de température de fonctionnement (environnements basse ou haute température)
• Exigences en matière d’humidité, de poussière et d’indice de protection IP
• Durée de fonctionnement quotidienne (8 h / 16 h / 24 h)

La cause profonde de nombreux échecs de projets est « l’application des principes de conception des robots d’entrepôt aux robots extérieurs », ce qui conduit à choisir la mauvaise approche technique de châssis dès le départ.

2. Conception du système de charge utile

Dans la conception d’un châssis robotique sur mesure, la capacité de charge utile ne se résume pas à la question de savoir « si le châssis peut supporter le poids », mais relève d’un problème de conception systémique.

Les facteurs suivants doivent être calculés simultanément :

• Poids de la structure principale du robot
• Poids du système de batterie
• Poids du système de capteurs (LiDAR / Caméra / Radar)
• Charge utile supérieure (marchandises, bras robotique ou modules)
• Espace réservé pour une future extension

Recommandation d’ingénierie : Capacité de charge utile nominale = Besoin réel × 1,2 à 1,3

La raison est simple : lors d’une exploitation à long terme, le châssis devra faire face à la dégradation de la batterie, à la fatigue structurelle et aux variations de charge. Sans redondance, la dégradation des performances deviendra très perceptible avec le temps.

3. Sélection du système d'entraînement

Différents systèmes d’entraînement conviennent à différents scénarios d’application. Le comparatif ci-dessous résume les options les plus courantes utilisées dans la conception de châssis robotiques.

Cette comparaison aide les ingénieurs à identifier rapidement l'architecture d'entraînement la plus adaptée en fonction des besoins réels de l'application.

4. Batteries et systèmes énergétiques

Dans les projets de châssis robotiques extérieurs, les problèmes d’autonomie ne sont souvent pas dus à une capacité de batterie insuffisante, mais à une conception système incomplète.

Les facteurs suivants doivent être pris en compte simultanément :

• Courbe de consommation électrique réelle en charge (plutôt que des valeurs théoriques)
• Fréquence de démarrage-arrêt et modes de fonctionnement
• Consommation d’énergie sur les pentes et lors des phases d’accélération
• Impact de la température ambiante (notamment les basses températures)
• Stratégies BMS (Battery Management System)
• Méthodes de charge (charge automatique / échange de batterie / charge rapide)

Expérience de projet réelle : Les robots ayant la même “autonomie de 8 heures” peuvent ne durer que 5 à 6 heures en extérieur ; cet écart est principalement dû à la conception de la consommation d'énergie au niveau du système, et non à la batterie elle-même.

5. Systèmes de communication et de contrôle

Dans l'intégration de châssis robotiques OEM, la compatibilité des interfaces est l'aspect le plus souvent sous-estimé, bien qu'il présente un risque élevé.

Les points suivants doivent être confirmés dès la phase de conception préliminaire :

• Bus CAN (la norme industrielle pour les robots industriels)
• ROS / ROS2 (l'écosystème standard pour les AMR)
• Ethernet (pour les capteurs à large bande passante)
• Modbus (pour les systèmes de contrôle industriels)
• Interface PLC (systèmes d'automatisation industrielle)

Problèmes communs à l'industrie : Le châssis est complet en soi, mais il ne peut pas s’interfacer avec les systèmes de planification ou de navigation du client, ce qui entraîne des retards de projet de plusieurs mois.

6. Tests de prototypes

Lors de la phase de validation du prototype du châssis robotique, les tests doivent simuler les conditions réelles d’exploitation plutôt que des conditions de laboratoire.

Les tests essentiels comprennent :

• Essai de montée en côte à pleine charge
• Fonctionnement continu prolongé (8 à 24 heures)
• Test de résistance à l’eau et à la poussière (vérification de l’indice IP)
• Essais CEM (compatibilité électromagnétique)
• Tests de vibrations et de chocs

Aperçus du secteur : Un châssis qui « fonctionne » en laboratoire ne garantit pas une « exploitation stable » dans des environnements réels. De nombreux problèmes (surchauffe du moteur, dérive de positionnement, desserrage structurel) n’apparaissent que dans des conditions réelles d’utilisation.

A robot chassis is fundamentally a “scenario-driven systems engineering” project. Across all robot chassis customization projects, one core conclusion is crystal clear: The success or failure of a chassis design depends on a correct understanding of the real-world application scenario, not on the sophistication of component selection.

En d’autres termes, un châssis robotique n’est pas simplement un problème de conception mécanique, mais un problème d’ingénierie système déterminé par l’environnement d’exploitation réel et les exigences.

Paramètres clés pour la conception d'un châssis de robot personnalisé

Lors de la phase de demande de devis, les clients se concentrent généralement sur les paramètres suivants :

1. Capacité de charge

La capacité de charge est un paramètre fondamental pour toute conception de châssis robotique sur mesure, mais en ingénierie réelle, elle implique bien plus que la simple question de « combien de kilogrammes peut-il supporter ».

Il est généralement nécessaire de distinguer :

• Charge statique (au repos)
• Charge dynamique (en mouvement)
• Charge à long terme (fonctionnement continu)

Conseil d’ingénierie : Lors de la conception en fonction de la capacité de charge, il est généralement recommandé d’inclure une 20%–30% marge de sécurité ; à défaut, la durée de vie des moteurs, la consommation d'énergie et la stabilité seront considérablement compromises.

2. Vitesse de fonctionnement maximale

Dans la conception d’un châssis de robot AMR, une vitesse plus élevée n’est pas toujours préférable ; tout dépend du scénario d’application.

Différences types :

• Robots médicaux : vitesse réduite (sécurité avant tout)
• AGV d’entrepôt : vitesse moyenne (équilibre entre efficacité et stabilité)
• Robots de livraison extérieurs : vitesse moyenne à élevée (fonctionnement dans des environnements ouverts)

L’augmentation de la vitesse accroît considérablement la complexité du contrôle, notamment la distance de freinage, la complexité de la planification de trajectoire et les exigences de réponse des moteurs.

3. Capacité de franchissement

La capacité de franchissement en pente est souvent sous-estimée dans les châssis robotiques extérieurs.

Plages de conception courantes :

• 5° : AGV légers pour usage intérieur
• 10°–15° : AMR standard
• 20°–30° : robots extérieurs ou spécialisés

Cependant, les performances réelles ne dépendent pas uniquement du couple moteur, mais aussi du coefficient de frottement des pneus, de la répartition du centre de gravité, des variations de charge et de la glissance de la surface.

Un châssis conçu pour une capacité de montée de 20° peut voir ses performances réelles chuter de plus de 30 % sur des surfaces complexes ou glissantes.

Analyse des coûts de développement d'un châssis de robot sur mesure

Dans les projets réels de châssis robotiques OEM/ODM, de nombreuses entreprises se concentrent souvent uniquement sur le « prix unitaire du châssis » lors de la phase d'évaluation initiale. Or, ce qui impacte réellement le coût total, c'est une compréhension complète de l'ensemble de la structure des coûts.

1. Coûts de R&D

Il s'agit de la première phase du développement d'un châssis robotique sur mesure et de l'aspect le plus fréquemment sous-estimé. Elle comprend principalement la conception mécanique, le développement du système de commande électrique ainsi que l'intégration logicielle et système.

2. Coûts de prototypage

C'est l'étape critique où les fluctuations de coûts sont les plus prononcées (usinage CNC, assemblage en petite série, développement de moules, tests et itérations).

3. Coûts de la production de masse

Évolue vers un modèle axé sur la chaîne d’approvisionnement. Les coûts diminuent considérablement à mesure que la production augmente, grâce à une conception standardisée et à des pièces communes.

4. Coûts liés au retard du projet

Le temps est lui-même un coût — un retard de trois mois peut signifier manquer tout un cycle de ventes du secteur.

5. Coûts de reprise

Peuvent atteindre 30%–80% de l'investissement initial en R&D.

6. Coûts d'après-vente et de maintenance

Particulièrement élevés dans les projets de châssis robotiques extérieurs.

Coûts de certification à l'étranger

Essais CE, FCC, UL, indices de protection IP - ces éléments ont un impact direct sur les coûts et les délais.

Coût du châssis du robot = coûts visibles + coûts cachés. Ce qui influe réellement sur le retour sur investissement, c'est le coût global du cycle de vie.

Conclusion

Dans le secteur de la robotique mobile, un châssis robotique n’est pas un simple composant structurel ; il constitue la base fondamentale qui détermine si des produits tels que les AMR et les AGV peuvent être déployés avec succès.

La clé du développement d'un châssis robotique OEM/ODM ne réside pas uniquement dans la conception elle-même, mais dans la garantie que le châssis correspond réellement au scénario d'application tout en trouvant un équilibre entre coût et production en série.

Qu'il s'agisse de robots de logistique d'entrepôt, de livraison extérieure ou d'inspection, plus la conception du châssis est finalisée tôt, plus les coûts de reprise et les coûts cachés ultérieurs seront faibles.

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Foire aux questions