Robotica y Actuadores



Taller Introducción a la Robótica Aplicada

Actuadores







Federico Comesaña
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Índice




Actuadores
Índice
1. Neumáticos e Hidráulicos, Lineales y Circulares
2. Electroimanes
3. Electroestáticos
4. Motor Piezoeléctrico
5. Bimetales
6. Motor de Cera
7. Muscle-Wire
8. Motores Eléctrico
AC
DC
Constante de Inercia
Torque Vs. Velocidad
Potencia
EnergíaPaso a Paso
Tipos
Uso de la reluctancia
Otros
9. Servo Motores
10. Cálculos de los actuadores
11. Soluciones con Lego


Definición de Actuador
Un actuador es un dispositivo mecánico operado por una fuente de energía y que tiene por objetivo proporcionar fuerza, mediante algún tipo de movimiento, para controlar otro dispositivo mecánico.
El actuador recibe la orden de un regulador ocontrolador, y en función a ella, genera la orden para activar un elemento final de control como, por ejemplo, una válvula.
La fuerza que provoca el actuador proviene, generalmente, de tres fuentes de energía posibles:
Presión Neumática
Presión Hidráulica
Fuerza motriz eléctrica

Actualmente hay básicamente dos tipos de actuadores
Lineales
Generan fuerza en línea recta.
Ex: pistón.Rotatorios
Generan una fuerza rotatoria.
Ex: motor eléctrico.


Actuador Hidráulico
Los Actuadores Hidráulicos funcionan en base a fluidos a presión, aprovechándose de su característica no comprimible bajo presiones, y de esta manera, no absorben en ninguna medida la energía suministrada.
Funcionamiento
La presión es aplicada de la misma manera que la neumática en un embolo que se encuentra dentrode un compartimiento hermético. Este se encuentra acoplado mecánicamente a un vástago que se mueve linealmente de acuerdo a la presión aplicada. Los cálculos para la fuerza ejercida por un cilindro hidráulico son las mismas que para cilindros neumáticos
Cilindros Hidráulicos
Las características fundamentales para una buena selección del Cilindro Hidráulico son:
Fuerza
Donde se define lafuerza necesaria para el actuador
Velocidad
Generalmente el sistema hidráulico no es un sistema solitario sino que es parte de un Sistema Automatizado más complejo, por lo que puede requerir actuar a un ritmo controlado
Longitud de carrera
Los cilindros hidráulicos tienen limitaciones constructivas y de diseño.



Válvulas Direccionales

Las válvulas direccionales en términos generales,tienen las siguientes misiones:
Distribuir el fluido
Regular el caudal
Regular la presión.
Las válvulas son elementos que mandan o regulan la puesta en marcha, detención y la dirección, así como la presión o el caudal de fluido enviado por el compresor o almacenado en un depósito.
Las formas de mando de las válvulas pueden ser:
Manuales
Palanca, pedal, botón
Eléctrica
A través de bobinas,solenoides
Neumática
Con piloto neumáticos
Hidráulica
Con pilotos hidráulicos

Características
Por lo general los actuadores hidráulicos se emplean cuando lo que se necesita es potencia y carga. Los altos índices entre potencia y carga, la mayor exactitud, el buen desempeño a bajas velocidades y el amplio rango de velocidades, son algunas de las razones de su preferencia, respecto a otrosactuadores como los neumáticos.
Las desventajas que presentan son el amplio espacio que se necesitan para su uso, así como las condiciones de gran riesgo provenientes del escurrimiento de fluidos de alta presión.
Ventajas
Los fluidos no absorben en ninguna medida la energía suministrada.
Potencia y carga.
Buen desempeño en bajas velocidades.
Amplio rango de velocidades.
Desventajas
Precisan deun amplio espacio físico para su uso.
Presentan condiciones de riesgo provenientes del escurrimiento de fluidos de alta presión.

Categorías
Los actuadores hidráulicos se clasifican de acuerdo con la forma de operación. Existen tres grandes grupos:
Cilindro Hidráulico
Tipos
Cilindro de presión dinámica
Cilindro de efecto simple
Cilindro de efecto doble
Cilindro telescópico
Motor...