ACTUADORES
ACTUADORES
Definición
Los actuadores tienen como misión generar el movimiento de
los elementos del robot según las órdenes dadas por la unidad de control. Se clasifican
en tres grandes grupos, según la energía que utilizan:
Neumáticos: En ellos la fuente de energía es aire a presión entre 5 y 10 bar. Existen dos tipos de actuadores neumáticos:
- Motores neumáticos (de aletas rotativas o de pistones axiales).
Hidráulicos: Este tipo de actuadores no se diferencia mucho de los neumáticos. En ellos, en vez de aire se utilizan aceites minerales a una presión comprendida normalmente entre los 50 y 100 bar, llegándose en ocasiones a superar los 300 bar. Existen, como en el caso de los neumáticos, actuadores del tipo cilindro y del tipo motores de aletas y pistones.
Sin embargo, las características del fluido utilizado en los actuadores hidráulicos marcan ciertas diferencias con los neumáticos. En primer lugar, el grado de compresibilidad de los aceites usados es considerablemente menor al del aire, por lo que la precisión obtenida en este caso es mayor. Por motivos similares, es más fácil en ellos realizar un control continuo, pudiendo posicionar su eje en todo un intervalo de valores (haciendo uso del servocontrol) con notable precisión. Además, las elevadas presiones de trabajo, diez veces superiores a las de los actuadores neumáticos, permiten desarrollar elevadas fuerzas y pares.
Eléctricos:
Cada uno de estos sistemas presenta características diferentes, siendo preciso evaluarlas a la hora de seleccionar el tipo de actuador más conveniente. Las características a considerar son, entre otras:
Potencia
Controlabilidad
Peso y volumen
Precisión
Velocidad
Mantenimiento
Coste
Los elementos actuadores son los dispositivos que ejercen
fuerzas y momentos sobre las partes de un robot haciendo que éstas se muevan.
Transforman en energía mecánica algún otro tipo de energía y, para que sean
útiles en Robótica, deben poder ser controlados con rapidez y precisión. Los
actuadores que se utilizan actualmente son de tres tipos:
Hidráulicos: que aprovechan la circulación de fluidos,
normalmente aceite especial. Son controlados mediante servoválvulas que regulan
el flujo de fluido, el cual provoca un desplazamiento lineal de un cilindro o
pistón. Los actuadores hidráulicos son recomendables en los manipuladores que
tienen una gran capacidad de carga, y requieren una precisa regulación de
velocidad.
Neumáticos: Su principio de funcionamiento es similar al de
los hidráulicos, pero emplean aire, altamente compresible, a diferencia de los
aceites especiales. Los actuadores neumáticos resultan muy indicados en el
control de movimientos rápidos, pero de precisión limitada.
Eléctricos: Son los más utilizados actualmente en robots
comerciales y experimentales. Se trata, principalmente, de motores de corriente
continua (c.c.) y de motores paso a paso. Ambos convierten energía eléctrica en
movimiento rotacional. Los motores c.c. controlados por armadura se comportan
en sí mismos como un sistema realimentado, lo que los hace especialmente
útiles. Los motores paso a paso permiten realizar giros de paso definido, con
precisiones de aproximadamente ±1.8º. Tienen un elevado momento a bajas
velocidades y no necesitan codificadores de posición (encoders), es decir,
dispositivos que informen continuamente de la posición instantánea.
Cada uno de estos sistemas presenta características
diferentes, siendo preciso evaluarlas a la hora de seleccionar el tipo de
actuador más conveniente. Las características a considerar son, entre otras:
Potencia
Controlabilidad
Peso
y volumen
Precisión
Velocidad
Mantenimiento
Coste
En el siguiente cuadro se proporciona un resumen comparativo
de los actuadores utilizados en robótica:
Neumáticos
|
Hidráulicos
|
Eléctricos
|
|
Energía
|
Aire a presión
(5-10 bar) |
Aceite mineral
(50-100 bar) |
Corriente eléctrica
|
Opciones
|
Cilindros
Motor de paletas Motor de pistón |
Cilindros
Motor de paletas Motor de pistones axiales |
Corriente continua
Corriente alterna Motor paso a paso Servomotor |
Ventajas
|
Baratos
Rápidos Sencillos Robustos |
Rápidos
Alta relación potencia-peso Autolubricantes Alta capacidad de carga Estabilidad frente a cargas estáticas |
Precisos
Fiables Fácil control Sencilla instalación Silenciosos |
Desventajas
|
Dificultad de control continuo
Instalación especial (compresor, filtros) Ruidoso |
Difícil mantenimiento
Instalación especial (filtros, eliminación aire) Frecuentes fugas Caros |
Potencia limitada
|
Comentarios
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