Accionamiento Directo vs. Neumático/Hidráulico en Robótica: Características y Aplicaciones
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Accionamiento Directo vs. Neumático/Hidráulico en Robótica
El tipo de accionamiento es un factor crucial en el diseño y la aplicación de robots. A continuación, se comparan los sistemas de accionamiento directo, neumático e hidráulico, destacando sus características, ventajas y desventajas.
Accionamiento Directo
El accionamiento directo se utiliza principalmente en robots con accionamiento eléctrico. En este sistema, el eje del actuador se conecta directamente a la articulación, eliminando la necesidad de un reductor intermedio. Este tipo de accionamiento es ideal para aplicaciones que requieren una combinación de precisión y velocidad.
Ventajas del Accionamiento Directo:
- Posicionamiento rápido y preciso: Se evitan los rozamientos y juegos de las transmisiones y reductores.
- Simplificación del sistema mecánico: Se elimina el reductor.
- Mayor controlabilidad: Aumenta las posibilidades de control del sistema, aunque a costa de una mayor complejidad.
Características:
Los motores utilizados en el accionamiento directo proporcionan un par elevado a bajas revoluciones, manteniendo la máxima rigidez posible. Generalmente, son motores síncronos y de continua sin escobillas (brushless), ambos con imanes permanentes.
Los robots de accionamiento directo suelen ser de tipo SCARA, ya que colocar motores pesados y voluminosos junto a las articulaciones no es factible para todas las articulaciones del robot, debido a las inercias que se generan.
Accionadores Neumáticos e Hidráulicos
Los accionadores neumáticos e hidráulicos se utilizan cuando se necesitan potencias mayores que las proporcionadas por un sistema eléctrico, como en robots de grandes dimensiones o manipuladores de cargas pesadas.
Actuadores Neumáticos:
El principal problema de los actuadores neumáticos es la compresibilidad del aire, que provoca una gran complejidad en el control continuo de la posición y una mala precisión en posiciones intermedias al actuar con cargas. Por lo tanto, las principales aplicaciones de este tipo de accionadores se centran en pinzas o en robots de "coger y poner", donde solo es necesario la posición inicial y final, sin un control continuo del movimiento entre puntos. Son capaces de trabajar a velocidades más altas que los hidráulicos.
Actuadores Hidráulicos:
Los actuadores hidráulicos, que emplean aceite, permiten un control continuo de la posición controlando la presión diferencial entre las caras de un pistón. Aunque son más costosos y presentan mayor peligrosidad ante fugas de aceite, ofrecen una buena relación potencia-peso, un funcionamiento suave a bajas velocidades y un amplio rango de velocidades de funcionamiento sin sistemas de control adicionales. Además, permiten generar fuerzas mayores que los de tipo neumático.
Cilindros Neumáticos o Hidráulicos
El funcionamiento de los cilindros neumáticos o hidráulicos se basa en un pistón que se desliza longitudinalmente por un tubo cilíndrico. Pueden ser de:
- Simple efecto: La presión se ejerce a un lado del pistón, y se emplea un muelle como elemento de recuperación.
- Doble efecto: La diferencia de presión entre las dos caras del pistón es la causante de su movimiento.
Motor Neumático
En un motor neumático, sobre un rotor excéntrico están dispuestas las aletas de longitud variable. Al entrar aire a presión en uno de los compartimentos formados por dos aletas y la carcasa, estas tienden a girar hacia una situación en la que el compartimento tenga mayor volumen.