Actuadores Robots

Capítulo 3: Actuadores

En este capítulo se analizará uno de los componentes básicos del robot: el actuador. Los actuadores son los músculos de los robots y comprenden lo siguiente: i) una fuente de alimentación

ii) un amplificador de potencia iii) un servomotor iv) un sistema de transmisión

Actuador vs. motor
Un motor, junto con la transmisión y otros accesorios, si existe, se llamaactuador (véase la figura 3.1). Sin embargo, en muchos casos, estos términos se usan de manera indistinta para decir que mueven un eslabón del robot. Las conexiones entre todos los componentes de los actuadores se describen en la figura 3.1.

Figura 3.1: Un sistema de actuador

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Para elegir un actuador, vale la pena empezar desde el requerimiento impuesto sobre lapotencia mecánica, −Pu, por la fuerza y velocidad que describe el movimiento de articulaciones. Con base en la fuente de la potencia de entrada, −Pa, los actuadores pueden clasificarse en tres grupos:

i) Actuadores neumáticos
Estos actuadores utilizan energía hidráulica proporcionada por un compresor y la transforman en energía mecánica por medio de pistones o turbinas.

ii) Actuadoreshidráulicos
Estos actuadores emplean la energía neumática almacenada por un compresor que la transforma en energía mecánica mediante pistones o turbinas.
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iii) Actuadores eléctricos
La fuente principal de energía de entrada es la energía eléctrica que fluye desde el sistema de distribución eléctrico. Una parte de la potencia de entrada del motor, −Pa, se convierte en potencia mecánica, −Pm, a lasalida y el resto, −Pds, se disipa debido a las pérdidas de los motores mecánicos, eléctricos, hidráulicos o neumáticos. En una aplicación robótica, un actuador deberá tener las siguientes características: • • • • • • • baja inercia alta relación de potencia-peso posibilidad de sobrecarga y entrega de pares de torsión de impulsos capacidad para desarrollar altas aceleraciones amplios rangos develocidad alta precisión de posicionamiento buena precisión de rastreo de trayectorias y posicionamiento

3.1

Actuadores neumáticos

El actuador neumático es uno de los dos tipos de dispositivos de potencia dada por fluidos para robots industriales. El otro es hidráulico y se describe en la siguiente sección. Los actuadores neumáticos utilizan aire comprimido para su accionamiento y se usanextensamente para realizar los movimientos típicos de abrir y cerrar las mordazas en el sujetador (gripper) de un robot, como se muestra en la figura 2.4, o bien para su accionamiento de brazos de robot sencillos en aplicaciones donde el control continuo de movimientos no sea una preocupación. Un actuador neumático que incluye un cilindro neumático y otros accesorios se muestran
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en la figura 3.2. Las especificaciones de estos sistemas son empleadas, por ejemplo, en los sujetadores de robots de la figura 2.4 y se exponen en la tabla 3.1.

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Figura 3.2: Un actuador neumático

Drenaje de agua

de cuatro vías de Lubricador activación manual Regulador a) Componentes del actuador neumático
J

Válvulas ajustables de control de fluj o (una en cada línea)Indicador

Re¡,>ulador de presión

-----------~-------- ,

Lubricador

Actuador

Posrefrigerador

----------------------1
Paquete FRL (Filtro Regulador Lubricador) de control direccional

Filtro de aire

b) Circuito neumático

Las ventajas y desventajas de los actuadores neumáticos son las siguientes:
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Ventajas
• Es la forma más económica detodos los actuadores. Los componentes son perfectamente asequibles y por lo regular el aire comprimido ya se encuentra disponible en las instalaciones de las fábricas. El aire comprimido puede almacenarse y transportarse fácilmente a través de largas distancias. El aire comprimido es limpio, a prueba de explosiones e insensible a fluctuaciones de temperatura. Por lo tanto, puede emplearse en muchas...