Tipos de motores de articulación robótica: selección de modelos, ventajas y desventajas
Motores para articulaciones robóticaspueden clasificarse, según sus métodos de accionamiento, en accionamiento eléctrico, accionamiento hidráulico, accionamiento neumático y algunos métodos de accionamiento menos comunes, como los actuadores de aleación con memoria de forma, que aún no han alcanzado la producción en masa.
El accionamiento hidráulico se utiliza cada vez menos debido a su gran tamaño y al riesgo de fugas de aceite. Boston Dynamics utilizó sistemas hidráulicos en algunos de sus primeros robots, pero los robots humanoides más recientes también han evolucionado hacia sistemas de accionamiento eléctrico. El accionamiento neumático tampoco se adopta ampliamente debido a su control relativamente difícil, y se utiliza principalmente en sistemas diseñados por instituciones de investigación.
En este artículo, explicaré cómo seleccionar unmotor de articulación robótica con accionamiento eléctricoe introduciré los principales tipos utilizados actualmente en sistemas robóticos.
Los módulos de articulación con accionamiento eléctrico pueden clasificarse según sus métodos de reducción enmotor de articulación robótica con reductor armónico, motor de articulación robótica con reductor planetario, motor de articulación robótica cicloidal, motor de articulación robótica con husillo de bolas y motor de articulación robótica de accionamiento directo.
1. Motor de articulación robótica con reductor armónico
El motor de articulación robótica con reductor armónicointegra un reductor armónico en el diseño del motor de articulación, lo que le proporciona las ventajas de alta precisión, alta relación de reducción, alta densidad de par, estructura coaxial compacta y baja holgura.
Los motores de articulación robótica con reductor armónico de HONPINE también pueden integrarse con codificadores duales, sensores de par y otros componentes, lo que permite un diseño de articulación más seguro, ligero y altamente integrado.
La principal desventaja de un motor de articulación robótica con reductor armónico es que su coste es ligeramente superior al de un motor de articulación robótica con reductor planetario. En aplicaciones con cargas de alto impacto y colisiones frecuentes, deben considerarse cuidadosamente el par máximo y la capacidad de sobrecarga del reductor. Su eficiencia de transmisión también suele ser inferior a la de un motor de accionamiento directo.
2. Motor de articulación robótica con reductor planetario
El motor de articulación robótica con reductor planetario generalmente tiene un coste ligeramente inferior al de un motor de articulación robótica con reductor armónico. Ofrece una alta eficiencia de transmisión y una gran resistencia al impacto, y se utiliza comúnmente en robots industriales, robots de carga pesada, AGVs/AMRs, robots móviles, robots de construcción y otras articulaciones que requieren alta eficiencia y capacidad de carga.
Los motores de articulación robótica con reductor planetario también pueden cubrir una gama relativamente amplia de relaciones de reducción y requisitos de par.
La desventaja es que los reductores planetarios generalmente presentan cierta holgura. Por lo tanto, pueden no ser adecuados para aplicaciones que requieren una precisión de posicionamiento extremadamente alta y una holgura muy baja.
3. Motor de articulación robótica cicloidal
La mayor ventaja de un motor de articulación robótica cicloidal es su excelente resistencia al impacto. También presenta una elevada rigidez estructural, mientras que el lado de salida puede soportar cargas radiales y axiales relativamente grandes.
Los motores de articulación robótica cicloidales se utilizan comúnmente en robots de carga pesada, robots industriales, maquinaria de construcción, brazos robóticos de servicio pesado y otras aplicaciones robóticas que requieren una alta resistencia al impacto.
La desventaja es que, en comparación con las soluciones de reductor armónico y reductor planetario, los motores de articulación robótica cicloidales se utilizan actualmente con menor frecuencia en robots humanoides. Aún se requiere una mayor optimización de los materiales y las estructuras mecánicas para satisfacer mejor los requisitos de las aplicaciones de robots humanoides.
Además, el proceso de fabricación y los requisitos de precisión de mecanizado de los reductores cicloidales pueden generar costes de producción relativamente elevados.
4. Motor de articulación robótica con husillo de bolas
Un motor de articulación robótica con husillo de bolas, también conocido como módulo de articulación lineal, es una solución que puede satisfacer simultáneamente cuatro requisitos importantes: tamaño compacto, alta fuerza de salida, alta precisión y larga vida útil.
Es especialmente valioso en mecanismos robóticos que requieren un alto empuje, como las piernas y las articulaciones de rodilla de los robots.
La desventaja es que la estructura mecánica es relativamente compleja, lo que dificulta el diseño general. Además, el coste de este tipo de módulo de articulación es relativamente alto.
5. Motor de articulación robótica de accionamiento directo
El motor de articulación robótica de accionamiento directo no contiene un reductor en el interior del motor. Por lo tanto, no presenta la holgura introducida por un mecanismo de reducción. Proporciona una respuesta rápida durante el movimiento inverso y una alta eficiencia mecánica.
Los motores de articulación robótica de accionamiento directo son adecuados para robots dinámicos de alta velocidad, robots colaborativos, robots con control de fuerza, cardanes, plataformas rotativas de precisión y articulaciones de baja velocidad con alta respuesta.
Las desventajas son que el motor generalmente es más grande y pesado, y la disipación de calor puede ser un desafío importante. El coste general también es relativamente alto.
Conclusión
Con el desarrollo de la tecnología de motores para articulaciones robóticas, la clasificación de los motores de articulación es cada vez más diversa. También han aparecido en el mercado algunos módulos de articulación semicerrados, así como módulos de articulación miniaturizados diseñados para manos robóticas y otros mecanismos compactos. Sin embargo, algunas de estas tecnologías siguen siendo relativamente inmaduras y aún no han alcanzado una producción en masa generalizada.
Al seleccionar un motor para articulaciones robóticas, es importante elegir la solución más adecuada según la aplicación específica, en lugar de seleccionar simplemente la tecnología más avanzada o más costosa.
Si tiene preguntas sobre la selección de motores para articulaciones robóticas, contacte con HONPINE. Nuestro equipo técnico puede ayudarle a seleccionar una solución de motor de articulación adecuada según los requisitos de su aplicación.
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