Principales tendencias de motores en la continua evolución de los robots

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Dave Beckstoffer de Portescap destaca las tendencias clave en el desarrollo de motores en miniatura para robots

Principales tendencias de motores en la continua evolución de los robots

Los robots dependen de motores en miniatura para su movimiento, por lo que la evolución dentro de la robótica se basa en los avances tecnológicos en el diseño de motores. 

El uso de robots prolifera en aplicaciones que van desde quirófanos hasta el campo de batalla. Mientras que los robots se vuelven más especializados, una característica común es el correspondiente desarrollo de motores en miniatura de los que dependen los robots para su movimiento.

Por lo tanto, los avances en el desarrollo de robots deben ir acompañados de avances en los motores que los impulsan, así que veamos las tendencias clave en la tecnología de motores en miniatura.

Movilidad y tamaño

El diseño del robot, especialmente para los cobots, debe permitir la movilidad y la compacidad. Para igualar efectivamente la capacidad de una mano humana, los motores que los impulsan requieren una alta densidad de potencia en un formato pequeño y liviano.

Una densidad de potencia más alta en un motor más pequeño y ligero detalla la ventaja de los motores de CC sin escobillas (BLDC) en comparación con los diseños de CC convencionales. Los motores BLDC sin ranura, combinados con reductores planetarios eficientes, logran esta combinación y se pueden integrar en formatos de robot típicos para adaptarse a las limitaciones de espacio.

Las capacidades clave de los robots involucrados en tareas como la automatización de la fabricación son la velocidad y la precisión. En una aplicación robótica de pick and place, los motores de CC sin núcleo y los motores paso a paso de imán de disco son muy adecuados como resultado de su inercia extremadamente baja, lo que permite cambios repetidos y rápidos en la aceleración y desaceleración. De manera similar, las aplicaciones que requieren un control dinámico pero suave, como los sistemas de cámara, se benefician de la eliminación del par de retención o dentado, lo que hace que el BLDC sin ranuras sea una excelente opción de motor.

La movilidad de muchas aplicaciones robóticas depende de la energía de la batería, lo que hace que la eficiencia energética sea un factor crítico. Los motores de CC con escobillas sin hierro pueden alcanzar hasta un 90% de eficiencia y se seleccionan cuando se requiere un tiempo de funcionamiento robótico prolongado. Para aplicaciones de alta torsión y baja velocidad, también es clave asegurarse de que la caja de engranajes sea eficiente y esté adaptada al motor.

Robustez y vida útil prolongada

Una ventaja significativa de los robots es que se pueden utilizar en entornos y en condiciones que los humanos no pueden, o idealmente, no podrían soportar. La vigilancia y el patrullaje de tuberías industriales, redes eléctricas de alta tensión o incluso escenarios de guerra hacen que los robots se pongan en marcha mediante motores en miniatura protegidos contra las condiciones más arduas para garantizar un funcionamiento continuo.

Se requiere protección contra temperaturas y presiones extremas para aplicaciones robóticas como robots quirúrgicos sometidos a esterilización en autoclave. El motor del robot depende de un alto grado de resiliencia; colocar los componentes dentro de un epoxi termoendurecible maximiza la robustez y extiende su ciclo de vida.

Seguridad y productividad

Cuando se trata de robots, la seguridad y la productividad están indisolublemente unidas. Un control inexacto puede causar daños físicos, ya sea en un entorno quirúrgico o en el piso de la fábrica, mientras que la parada de la máquina como resultado de una infracción de seguridad puede significar daños al producto y tiempo de inactividad. Por lo tanto, los robots seguirán confiando en dispositivos de retroalimentación de alta precisión para garantizar su protección y la del entorno que los rodea.

Los codificadores de alta resolución permiten un control de motor rápido y preciso en aplicaciones que exigen combinaciones de control y alta velocidad. En un sistema de soldadura robótica, la retroalimentación de alta resolución lograda dentro de un paquete robusto es crucial para garantizar un movimiento robótico preciso.

Autonomía y control multieje

Un aspecto clave del desarrollo robótico es la autonomía y el aprendizaje automático. Un ejemplo de esto se encuentra en vehículos autónomos y robótica de vigilancia. La tecnología LiDAR (imágenes de luz, detección y alcance) captura imágenes en 3D del entorno para una navegación autoguiada, escaneo a frecuencias de actualización muy altas y con retroalimentación de alta resolución para velocidad y precisión de control. Los sistemas de espejos basados ​​en LiDAR son cada vez más impulsados ​​por minimotores sin escobillas sin ranura que combinan una menor disipación de calor con una alta eficiencia.

Las aplicaciones robóticas complejas pueden requerir un control de múltiples ejes, como los robots quirúrgicos, que exigen una estrecha coordinación. Para lograr esto, los sensores equipados con comunicación de interfaz en serie pueden proporcionar información de posición absoluta con una resolución típica de 14 bits y una precisión en el rango de un grado mecánico. Una consideración importante de las aplicaciones de varios ejes es minimizar la huella. La compacidad inherente de los motores en miniatura se puede combinar con protocolos de comunicación de interfaz en serie que permiten conexiones de codificador en cadena para reducir el cableado.

Personalización

La personalización de motores en miniatura en control robótico es una tendencia creciente. Los diseños a medida garantizan que se cumplan las demandas específicas de precisión, eficiencia y huella. Los fabricantes de motores en miniatura tendrán cada vez más la tarea de evaluar los puntos de carga de un diseño para desarrollar motores livianos y muy compactos que equilibren el rendimiento de par y velocidad a la perfección con las necesidades de la aplicación.

Portescap continúa especializándose en el desarrollo de motores en miniatura para aplicaciones robóticas, junto con tecnologías de encoder y caja de cambios combinados para especificaciones de baja potencia y tamaño reducido.




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