Mecatronica

Servomotores: El primer paso hacia tu Robot


Estos dispositivos son considerados una de las materias primas en el diseño y la construcción de los robots. Si combinamos y administramos los movimientos en un montaje mecánico adecuado, un grupo variable de servomotores puede dar motricidad y locomoción a sistemas controlados de manera local o remota. Desde pequeñas aplicaciones didácticas hastael más complejo diseño robótico. Los límites son tu imaginación y tus ganas de aprender.

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• “Dadme un punto de apoyo y moveré al mundo” habría dicho Arquímedes de Siracusa, arrastrado quizá por un entusiasmo desmedido ante su descubrimiento de la ley de la palanca. A partir de allí comienza la historia de las máquinas simples, y el dispositivo que veremos y aplicaremos hoy en este artículoes un buen ejemplo de ello.

Un servomotor es básicamente un actuador mecánico basado en un motor y un conjunto de engranajes que permiten multiplicar el torque del sistema final, el cual posee elementos de control para monitorear de manera constante la posición de un elemento mecánico que será el enlace con el mundo exterior. Es decir, ante una acción inducida electrónicamente a un servomotor,obtendremos por resultado una respuesta mecánica controlada. Por ejemplo, los motores que forman parte de una impresora, junto a los sistemas de control de avance o retroceso del papel, forman un servomotor.
Un clásico servomotor de reconocida marca y para aplicaciones sencillas
Las aplicaciones de estos sistemas esclavos se pueden observar mayormente enaeromodelismo y robótica, pero no sonexclusivos de estos usos. Cualquier sistema que requiera un posicionamiento mecánico preciso y controlado dependerá de un servosistema o servomecanismo, actuado, por supuesto, por un servomotor. El zoom de una cámara, el autoenfoque de un conjunto óptico, un sistema de movilización de cámaras de vigilancia y hasta las puertas automáticas de un ascensor son sencillos ejemplos de su aplicación.

Elmotor posee la característica de girar a una buena velocidad, la cual disminuye por los juegos de engranajes de la caja reductora que aprovechan esta velocidad para transformarla en fuerza de trabajo. Al girar el último engranaje acoplado al eje de salida obtenemos una velocidad notablemente reducida, a pesar de que, dentro del sistema, el motor está girando a altas velocidades.
Diagrama enbloques de la estructura interna de un servomotor
Además, en esta última rueda de acoplamiento encontraremos topes o límites de recorrido para entregarnos en la salida final un giro de 180° del brazo actuador. En la mayoría de los servomotores, este desplazamiento angular es “copiado” por un potenciómetro incorporado al sistema de control y solidario en forma mecánica al eje externo. Este sensorresistivo se encargará de informarle al sistema la posición que posee el actuador exterior para así controlar con exactitud que la instrucción de posicionamiento enviada esté siendo ejecutada fielmente.

Conectando un servo
Las conexiones son muy sencillas y se basan en una normativa de colores muy elementales que involucran al Rojo como positivo de la alimentación principal, junto a otro cable quepuede ser de color Negro o Marrón y que, por lógica, podemos deducir que se trata del negativo de alimentación. Un tercer cable, correspondiente al control de posicionamiento del actuador mecánico, es Amarillo o Blanco. En la primera imagen se puede apreciar el conjunto de colores Rojo – Negro y Amarillo para la conexión en servomotores de la marca HITEC.

La tensión de trabajo de losservomotores suele estar comprendida entre los 3 y los 7 Volts, siendo 5 Volts la tensión que se utiliza en la mayoría de las aplicaciones fijas donde interviene una fuente de alimentación conectada a la red de energía domiciliaria, y 6 Volts para los casos de alimentación a baterías cuando se trata de equipos móviles. En todos los casos, siempre se requiere de una señal de control de 5 Volts de...