En la operación de motores de accionamiento armónico robóticos, el protocolo de comunicación sirve como un enlace crítico que garantiza la colaboración estable entre los componentes de hardware principales. EtherCAT y CAN son las dos opciones principales, con diferencias significativas en rendimiento que impactan directamente en la precisión de control y la eficiencia de respuesta de los motores de accionamiento armónico.

Motor de Accionamiento Armónico con Protocolo CAN

En términos de velocidad de comunicación, la tasa máxima del protocolo CAN es de 1 Mbps. Esta velocidad cumple con los requisitos básicos en aplicaciones de pequeña a mediana escala, pero revela cuellos de botella de rendimiento al manejar el control coordinado de múltiples motores. Por ejemplo, en una aplicación con 10 motores, el ciclo de comunicación CAN generalmente opera alrededor de 500 Hz. Sin embargo, influenciado por factores como la complejidad del contenido de comunicación y la uniformidad de transmisión de paquetes, este ciclo no puede garantizarse estable y puede fluctuar, afectando así la sincronización de movimiento de los motores de accionamiento armónico.

Además, el protocolo CAN emplea un mecanismo de "Acceso Múltiple por Detección de Portadora con Detección de Colisiones" (CSMA/CD). A medida que aumenta el número de dispositivos en el bus, la probabilidad de colisiones en la transmisión de datos se incrementa. Esto no solo extiende el ciclo de comunicación, sino que también puede provocar pérdida de datos, representando ciertos riesgos operativos para motores de accionamiento armónico que requieren control preciso. En cuanto a cableado y costo, aunque CAN admite una topología de bus que simplifica el cableado, su distancia de transmisión es limitada a altas velocidades (generalmente no supera los 40 metros). Si cubrir un gran sistema robótico requiere dispositivos repetidores adicionales, el costo total puede aumentar.

Motor de Accionamiento Armónico con Protocolo EtherCAT

En contraste, el protocolo EtherCAT demuestra ventajas de rendimiento más sólidas. Su tasa de comunicación fija de 100 Mbps es 100 veces más rápida que CAN, proporcionando una base sólida para la transmisión de datos de alta velocidad. Respecto a los ciclos de comunicación, EtherCAT admite hasta 4 kHz en modos CSP/CSV/CST, superando ampliamente los 500 Hz de CAN, permitiendo una respuesta de comando más rápida para los motores de accionamiento armónico. Más notablemente, EtherCAT utiliza tecnología de sincronización de "Reloj Distribuido", asegurando que las desviaciones de tiempo entre todos los dispositivos esclavos (módulos de accionamiento de motores) se controlen a nivel de microsegundos mediante calibración precisa de reloj. Incluso en pruebas con más de 40 motores conectados, mantiene establemente un ciclo de comunicación de 4 kHz, resolviendo perfectamente los problemas de sincronización en la coordinación de múltiples motores.

En términos de rendimiento en tiempo real, EtherCAT no depende de la transmisión tradicional de paquetes de datos "almacenar y reenviar", sino que utiliza tecnología de "procesamiento sobre la marcha" para completar la interacción de datos directamente durante la transmisión de la trama de datos, reduciendo significativamente la latencia. Incluso con un aumento en el número de dispositivos en el bus, la eficiencia de transmisión no se ve afectada notablemente. Para el cableado, EtherCAT admite varias topologías como estrella y bus, con distancias de transmisión de hasta 100 metros sin repetidores. Esta adaptabilidad a grandes sistemas robóticos reduce la necesidad de equipos adicionales, ofreciendo mejores ventajas de costo a largo plazo. Además, EtherCAT posee capacidades de resistencia a interferencias más fuertes. Mediante transmisión de señal diferencial, resiste efectivamente las interferencias electromagnéticas en entornos industriales, garantizando el funcionamiento estable de los motores de accionamiento armónico bajo condiciones de trabajo complejas. Esto es crucial para robots de alta precisión como robots colaborativos y robots de ensamblaje.

En el campo de la robótica de gama alta, los motores de accionamiento armónico con EtherCAT se han convertido en la opción absolutamente principal debido a su excelente rendimiento en tiempo real y alto ancho de banda. Resuelven efectivamente los desafíos de comunicación en tiempo real de alta velocidad, transmisión de potencia precisa y salida de par precisa. El bus CAN se utiliza más comúnmente en aplicaciones con requisitos de rendimiento más bajos o como red de comunicación auxiliar.