Alcance de los expertos para los motores utilizados en la robótica industrial | Alcance de los expertos

En esta era de la automatización industrial, los robots se utilizan para manejar varios procesos para una producción precisa y de mejor calidad. Elegir el motor ideal para un robot perfecto es siempre una tarea difícil al diseñar el robot, especialmente para las industrias. La selección adecuada de los motores eléctricos en los robots industriales requiere tener en cuenta varios parámetros para el control del brazo, la posición y los movimientos angulares y lineales.

La selección del motor es el concepto menos comprendido por los aficionados a la robótica, que requiere una estrategia y un análisis serio, y consiste en determinar la velocidad, la aceleración y los requisitos de par del robot en función de su peso, el tamaño de las ruedas y la aplicación en la que se va a utilizar.

Una selección inadecuada del motor acaba con un robot discapacitado, así que ¿qué tipo de motor es el mejor y el más adecuado para que los robots industriales sean reales, precisos y suficientes para satisfacer todas las necesidades de los procesos industriales, teniendo en cuenta todas las especificaciones realistas?

Aquí hemos reunido algunas ideas sobre estos motores de los profesionales de la industria para elegir el motor correspondiente que se debe seleccionar para las aplicaciones industriales.

Te animamos a que sigas las opiniones de los expertos, cuyo objetivo es proporcionar los mejores motores para la robótica industrial con motores de CC, paso a paso, sin escobillas y servomotores disponibles para que los movimientos del robot sean precisos, rentables y fiables.

Ch.Sampath Kumar
M.tech en Diseño VLSI
Redactor de contenidos técnicos

Los motores de CC están disponibles en amplios rangos para el funcionamiento continuo, pero requieren reducciones de engranajes para adaptarse a la aplicación correspondiente. El motor paso a paso no requiere ninguna reducción de engranajes, ya que su funcionamiento escalonado proporciona una velocidad baja para aplicaciones específicas. Por último, los servomotores se utilizan para un control preciso y exacto que se implementa en operaciones de bucle cerrado. Pero requieren una retroalimentación adicional y un circuito de conducción, por lo que son más caros que los motores de corriente continua y los motores paso a paso. Por tanto, los servomotores hacen que el robot sea más fiable debido a su movimiento preciso.

Viswanath Prathap
M.Tech en Ingeniería de la Energía Eléctrica
Redactor de contenidos técnicos

Los robots de recogida y colocación suelen encontrarse en las industrias para recoger un objeto de una posición o lugar y colocarlo en otra posición o lugar. Para ello, es necesario controlar los movimientos angulares de las articulaciones de los robots, lo que puede conseguirse utilizando servomotores. Estos servomotores se controlan mediante datos PWM proporcionados por el controlador robótico para accionar las articulaciones de los robots. Los servomotores son capaces de generar un par de torsión suficiente para mover un objeto rápidamente desde la posición de parada. Por ello, se utilizan como ruedas en vehículos robóticos militares e industriales. Los motores paso a paso también pueden utilizarse para controlar la posición, pero consumen energía incluso en el periodo de reposo, sólo para bloquear y mantener la posición ordenada. Por ello, los servomotores se suelen utilizar en la robótica industrial como sustituto de alto rendimiento de los motores paso a paso.

S. Naresh Reddy

M.tech en Sistemas Embebidos

Guía de proyectos

La estructura del robot mecánico debe ser controlada para perfo

tarea de control. Hay tres fases diferentes para controlar el robot, como son la percepción, el procesamiento y la acción. Los sensores dan la información sobre la posición de sus articulaciones y su efector final al robot, luego esta información se procesa a la unidad de control y calcula la señal adecuada al motor que se mueve mecánicamente. La gran mayoría de los robots utilizan motores eléctricos. En los robots portátiles se utilizan motores de corriente continua sin escobillas y con escobillas, y en los robots industriales se utilizan motores de corriente alterna. Estos motores se prefieren en los sistemas con cargas más ligeras y en los que la forma de movimiento predominante es la rotación.

Suresh Megaji

M. Tech en Sistemas de Comunicación Inalámbricos

Redactor de contenidos técnicos

Si quieres dedicarte a la "robótica" y a su aplicación en la "industria", debes conocer los "motores" que se utilizan en la robótica, ya que ésta depende principalmente de los motores. Se utilizan diferentes "motores", como los de corriente continua, los pulsados, los paso a paso, los de accionamiento óptico, los de giro parcial y los de efecto hall, etc., con algunas técnicas para aplicarlos en la industria y hacerlos amigables, como

• Los motores de C.D. se utilizan para aplicaciones orientadas a la batería, de menor velocidad y de movilidad.
• Siempre que necesitemos una aplicación orientada a la rotación, podemos utilizar motores paso a paso como los motores unipolares y bipolares.
• Para los movimientos de la cabeza y el brazo, podemos utilizar motores de giro parcial.
• Si queremos utilizar campos magnéticos, podemos utilizar motores de efecto Hall y de accionamiento óptico, etc.

Utilizando la robótica que utiliza motores inteligentes, podemos ahorrar dinero, tiempo, espacio, movimientos peligrosos, etc.

Ajay Sahare

Ejecutivo de Marketing

Los robots industriales se utilizan en un entorno de fabricación industrial. Son los brazos desarrollados específicamente para aplicaciones como la soldadura, la manipulación de materiales, la pintura y otras.

No todo dispositivo mecatrónico utilizado en el entorno industrial puede considerarse un robot. Según la definición de la ISO (Organización Internacional de Normalización), se considera robot industrial un manipulador polivalente controlado automáticamente y reprogramable en tres o más ejes.

Los motores utilizados en la robótica industrial son

• Motores de corriente alterna (CA)
• Motores de corriente continua (CC)
• Servomotores
• Motores paso a paso.

1. Los motores de CA pueden subdividirse en asíncronos y síncronos. Por ejemplo, un motor de CA de inducción es una unidad de tipo asíncrono que se compone esencialmente de un estator bobinado y un rotor. La energía se conecta al hilo y la corriente alterna que fluye a través de él induce un campo electromagnético (EM) en el hilo enrollado, con un campo suficientemente fuerte que proporciona la fuerza para el movimiento del rotor. Los motores síncronos son motores de velocidad constante que funcionan en sincronismo con la frecuencia de la línea de CA y se utilizan habitualmente cuando se requiere una velocidad constante y precisa.

2. Muchas aplicaciones industriales, incluida la robótica, utilizan a menudo motores de corriente continua por su facilidad para controlar la velocidad y la dirección. Son capaces de un rango de velocidad infinito, desde la velocidad máxima hasta cero, con una amplia gama de cargas.

Como los motores de CC tienen una elevada relación entre el par y la inercia, pueden responder rápidamente a los cambios en las señales de control. Un motor de CC puede controlarse suavemente hasta el movimiento cero y acelerarse instantáneamente en la dirección opuesta sin necesidad de complejos circuitos de conmutación de potencia. Los motores de CC sin escobillas de imán permanente suelen ser más caros que los de escobillas, aunque pueden ofrecer ventajas en cuanto a consumo de energía y fiabilidad.

Sin un conmutador, los motores sin escobillas pueden funcionar de forma más eficiente y a mayor velocidad que los motores de CC convencionales. La mayoría de los motores de CC sin escobillas funcionan con una forma de onda de CA trapezoidal, pero algunos motores funcionan con ondas sinusoidales. Los motores sin escobillas que funcionan con ondas sinusoidales pueden lograr un funcionamiento suave a velocidades más bajas con una baja ondulación del par, lo que los hace ideales para el rectificado, el recubrimiento y otras aplicaciones como el acabado de superficies.

En el caso de los motores de corriente continua con escobillas, si quieres que tu motor gire más despacio sin perder potencia, puedes utilizar la modulación por ancho de pulsos (PWM). Esto significa básicamente encender y apagar el motor muy rápidamente. De este modo, el motor gira con una velocidad menor, como si se aplicara una tensión más baja, sin que se pierda potencia.

Básicamente, el par generado por un motor de corriente continua con escobillas es demasiado pequeño y la velocidad es demasiado grande para ser útil. Por ello, se suelen utilizar reductores de engranajes para reducir la velocidad y aumentar el par.

3. Los servomotores se utilizan en sistemas de bucle cerrado con un controlador digital. El controlador envía órdenes de velocidad a un amplificador conductor, que a su vez alimenta al servomotor. Algún tipo de dispositivo de retroalimentación, como un resolver o un codificador, proporciona información sobre la posición y la velocidad del servomotor. El resolvedor o codificador puede estar integrado en el motor o situado a distancia. Gracias al sistema de bucle cerrado, un servomotor puede funcionar con un perfil de movimiento específico programado en el controlador.

4. Los motores paso a paso pueden funcionar con o sin retroalimentación, con la rotación del motor dividida en pequeños pasos angulares. Se controlan mediante señales de comando pulsadas, y pueden detenerse con precisión en un punto ordenado sin necesidad de frenos o conjuntos de embrague. Cuando se retira la alimentación, un motor paso a paso de imán permanente suele permanecer en su última posición. Se pueden mantener sincronizados varios motores paso a paso accionándolos desde una fuente común.

Dev Desai

Ejecutivo de Marketing

Si piensas dedicarte a la robótica, tendrás que familiarizarte con los muchos tipos de motores disponibles, Todo el movimiento de la robótica está motorizado de una forma u otra, así que es importante saber cuáles son tus opciones.

Motores de CC

Además de funcionar con pilas, la dirección del movimiento de un motor de corriente continua está determinada por la polaridad de la entrada de energía. Esto es una necesidad absoluta para las funciones robóticas. Afortunadamente, este tipo de motor se presenta en una gran variedad de tamaños y requisitos de voltaje, y está disponible en todas partes.

Los diferentes tipos de motores son los siguientes

• Motor base de movilidad
• Motor de alta velocidad para aficionados
• Motor de transmisión por correa
• Motor de coche de slot
• Accionado por impulsos
• Motor adaptado al brazo
• Paso a paso bipolar con puntero

Motor biológico

El bio-metal es una sustancia sorprendente que existe desde hace unos años y tiene varias aplicaciones en el campo de la robótica. Podemos ver en la ilustración que un trozo de bioalambre se encoge un cinco por ciento de su longitud cuando se le aplican unos pocos voltios. Tras años de pruebas, el bioalambre ha demostrado ser fuerte y fiable, y cada vez es más útil a medida que surgen nuevos productos. Su tiempo de respuesta algo más lento lo hace ideal para aplicaciones de brazos y manos robóticas, donde las sacudidas serían problemáticas. Un trozo largo de cable puede producir un movimiento significativo cuando se estira en toda la longitud de un brazo robótico. Actualmente hay kits de brazos robóticos en el mercado comercial que utilizan el bio metal.

Relés

El relé, en robótica, se utiliza casi siempre para aislar la energía destinada a los motores, de la fuente de alimentación para el funcionamiento del ordenador. Los motores, debido a su baja impedancia, exigen mucha corriente a las fuentes de alimentación y crean múltiples fallos que los ordenadores no pueden tolerar. Por tanto, es una buena idea utilizar una fuente de alta corriente separada sólo para los motores.

Solenoides

Los solenoides se utilizan mejor como dispositivos de control de los manipuladores o como operadores de los interruptores. Su movimiento es rápido y fuerte, por lo que casi siempre se utiliza un muelle en las pinzas para suavizar la acción. Como puedes ver en la ilustración, se utilizan hilos de control para cerrar la pinza. Estos hilos de control también pueden actuar como muelles de retorno. Los agarradores como éste se encuentran más en los trabajos de la línea de producción, donde la tarea es muy medida y abarca parámetros estrechos.

Funciones secundarias

La mayoría de las funciones motoras implican movilidad, brazo, cabeza o algún otro movimiento externo visible, sin embargo, algunos movimientos motores no son tan visibles. Los grandes robots industriales utilizan sistemas hidráulicos que emplean motores de bomba para producir una presión de funcionamiento de un fluido hidráulico. Otra importante función secundaria de los motores es el ajuste controlado. Para mejorar la precisión, los potenciómetros que se conectan a los motores suelen ser dispositivos multivuelta.

Conclusión

Los robots pueden ser dispositivos muy complejos que requieren una gran variedad de movimientos motorizados. Este artículo pretende dar una visión general de la gama de dispositivos a los que puedes enfrentarte como constructor de robots. Sería una buena idea empezar investigando sobre los proveedores de equipos robóticos y los suministros disponibles. Ahora hay una gran cantidad de productos disponibles e Internet facilita su búsqueda, aprendizaje y uso. Sean cuales sean tus necesidades, un poco de ingenio y la determinación que parecen tener todos los constructores de robots deberían servirte.

Samadan Wandre
Ejecutivo de Marketing

"Motores utilizados en Robótica"

• Motor base de movilidad
• Motor de alta velocidad para aficionados
• Motor de transmisión por correa
• Motor de coche de slot
• Accionado por impulsos
• Motor adaptado al brazo
• Paso a paso bipolar con puntero

Los motores más grandes son los más adecuados para las bases de movilidad que permiten a los robots maniobrar en el terreno. Algunos de estos motores vienen con cajas de engranajes para producir la velocidad y el par más lentos que se necesitan para la movilidad. Bajar el voltaje de un motor también puede reducir su velocidad hasta una velocidad más deseable. Sólo la experimentación puede determinar si tu motor funcionará con un voltaje más bajo. Si lo hace, te habrás ahorrado muchos problemas; si no, hay otras formas de ralentizar los motores. Algunos motores de alta velocidad pueden funcionar si se utilizan engranajes helicoidales o de tornillo.

Un ejemplo del engranaje de tornillo puede verse en la ilustración del brazo robótico. Cuando el motor gira en el sentido de las agujas del reloj, el conjunto de tornillos es atraído hacia el motor y el brazo se contrae, y cuando gira en sentido contrario, el brazo se extiende. Aunque el eje del motor gira rápido, la acción del brazo es considerablemente más lenta debido a la reducción del tornillo.En la siguiente ilustración del circuito del motor, vemos un motor de corriente continua controlado por un transistor de potencia. Un interruptor de relé (Double Pole Double Throw), determina la dirección. El transistor Q1 debe ser un transistor de potencia para soportar la fuerte carga de un motor.

Motores pulsados

Algunos motores obtienen una reducción de velocidad al funcionar con una señal de corriente continua pulsada. Esta señal suele ser de unos cien Hz. La velocidad del motor puede modificarse cambiando la anchura del pulso, no cambiando la frecuencia del mismo. Los motores de este tipo pueden encontrarse en las tiendas de electrónica de excedentes y pueden identificarse fácilmente por el generador de impulsos conectado a él. Sin embargo, cualquier motor de corriente continua puede ser accionado por una fuente de impulsos, y se incluye un esquema de un circuito de este tipo.

Como puedes ver, se eligió un temporizador 555 como oscilador de accionamiento, que produce una frecuencia de aproximadamente 100 Hz. La resistencia R1 y el condensador C estabilizan y aíslan el generador de impulsos de los picos producidos por el motor. Como este dispositivo puede tomar una fuente de alimentación de 6 a 12 voltios, es posible que quieras cambiar el valor del condensador C4 y C6 para obtener mejores resultados, dependiendo del voltaje que utilices. La salida de impulsos se toma del pin tres de IC1 y se alimenta al pin dos de IC2, también un temporizador 555.

El segundo temporizador varía la anchura del pulso ajustando la tensión que llega al condensador C6 a través del potenciómetro R5 y la resistencia R6. La duración del pulso es lo que determina la velocidad del motor y la anchura del pulso puede ajustarse del 10% al 100%.

El transistor Q1 recibe la señal de anchura de pulso modulada a través de la resistencia R7. Como Q1 es un dispositivo de baja corriente, pasa la señal a Q2, un transistor de potencia que puede manejar las demandas de corriente del motor. Estos transistores no son críticos y casi cualquier tipo de transistor de potencia de baja corriente funcionará. El relé determinará la dirección que tomará el motor.

Motores paso a paso

El más complejo de todos los motores es el motor paso a paso. Como su nombre indica, el motor gira en incrementos de grados y funciona por impulsos. El grado exacto de giro por paso puede variar de un fabricante o modelo a otro, pero el más popular es el de 20 grados, que produce 18 pasos para una vuelta completa. Hay dos tipos básicos de motores paso a paso, bipolares y unipolares. Como puedes ver en el esquema del motor paso a paso, el bipolar es simplemente un motor con dos bobinas.

El tipo unipolar es de dos bobinas con derivaciones centrales. Si se ignoran las derivaciones centrales, el motor unipolar puede funcionar como un tipo bipolar. Las dos bobinas de un motor paso a paso se alimentan con impulsos de paso alternando la polaridad de una bobina a otra. En el diagrama de funcionamiento se proporciona un mapa de este proceso para representar gráficamente la acción del motor. A diferencia de los motores de corriente continua convencionales, el par motor disminuye con la velocidad. Para hacer avanzar el motor paso a paso se necesita también un tipo especial de unidad de accionamiento, que debe suministrarse con el motor. No se recomienda que construyas una unidad de control a menos que el motor se suministre con una buena hoja de especificaciones que tenga recomendaciones de componentes y un esquema completo.

El motor puede necesitar topes para aislarlo del sistema de accionamiento, o puede necesitar una fuente de alimentación independiente. Sean cuales sean las necesidades, pueden variar considerablemente de un motor a otro. Las tiendas de hobby son los proveedores más fiables de motores paso a paso, y aunque las tiendas de electrónica de excedentes pueden tenerlos ocasionalmente, es posible que no incluyan la información de especificaciones necesaria

Motores de giro parcial

Algunas funciones robóticas sólo requieren un giro parcial, como los movimientos de la cabeza o del brazo. La forma más fácil de conseguirlos es con topes de posición y engranajes deslizantes. Más arriba se ha ilustrado los detalles mecánicos de este tipo de motores. Los microinterruptores pueden utilizarse como sensores de parada para desconectar la alimentación y restablecer la dirección para la siguiente acción.

La rueda inferior está conectada al motor, mientras que la rueda superior está separada de la inferior por una pieza circular de fieltro. Cuando la rueda inferior gira, la superior gira con ella hasta que el pasador de parada entra en contacto con el microinterruptor. Algunos diseños no contemplan la posibilidad de detener el motor, por lo que unos simples tornillos con separadores funcionarán como topes del motor.

Bio-Motor

El bimetal es una sustancia sorprendente que existe desde hace unos años y tiene varias aplicaciones en el campo de la robótica. Podemos ver en la ilustración que un trozo de bioalambre se encoge un cinco por ciento de su longitud cuando se le aplican unos pocos voltios. Tras años de pruebas, el bioalambre ha demostrado ser fuerte y fiable, y cada vez es más útil a medida que surgen nuevos productos. Su tiempo de respuesta algo más lento lo hace ideal para aplicaciones de brazos y manos robóticas, donde las sacudidas serían problemáticas. Un trozo largo de cable puede producir un movimiento significativo cuando se estira en toda la longitud de un brazo robótico. Actualmente hay kits de brazos robóticos en el mercado comercial que utilizan el bio metal.

Bhaskar Singh

Ejecutivo de Marketing

Los robots industriales son dispositivos que, hasta cierto punto, duplican el movimiento humano junto con la reducción del peligro, proporcionando más fuerza, precisión y continuidad. Necesitan una amplia gama de movimientos motorizados en función de sus modos de funcionamiento, control, herramientas utilizadas y trabajo a realizar. Un motor robótico industrial debe tener el potencial de manejar una amplia gama de tareas que los motores normales para especializarse en una tarea concreta.

Los motores eléctricos son los más utilizados en la robótica industrial debido a su alta eficiencia en la obtención de energía y a su diseño relativamente sencillo, lo que los convierte en la opción más popular en cuanto a la relación coste-rendimiento en todos los aspectos: instalación, mantenimiento y conservación.

Dependiendo del trabajo que se necesite, se utilizan distintos motores para diferentes propósitos. Por ejemplo, los motores de corriente continua se utilizan para movimientos en el sentido de las agujas del reloj y en sentido contrario, por ejemplo en grúas y polipastos, los motores de impulsos se utilizan para proporcionar movimientos pulsados utilizando la anchura de los impulsos de corriente continua, los motores de giro parcial se utilizan para proporcionar movimientos similares a los de la cabeza y el brazo, y el más complejo: los motores paso a paso se utilizan para proporcionar giros escalonados en incrementos de grado.

Además, dependiendo del tipo de trabajo, se utilizan motores de diferentes potencias y tamaños para diferentes propósitos, y hay varios tipos de motores que tienen diferentes aplicaciones en diferentes lugares, dependiendo del trabajo y del diseño del robot.

Mohan Krishna. L

Ejecutivo de ventas y apoyo

Los robots se utilizan para hacer el trabajo que podrían hacer los humanos y hay muchas razones por las que los robots son mejores que los humanos.

Hay dos tipos principales de Robot, que son

Robot móvil: Que se mueven sobre patas u orugas.

Robot estacionario: Que tiene una base fija.

Los robots estacionarios, normalmente brazos robóticos, se pueden utilizar para recoger objetos o hacer algún otro trabajo que implique llegar a un objeto.

Un Brazo Robot tiene tres partes básicas:-

• Articulación del hombro
• Articulación de la muñeca
• Base fija

Se necesita un robot para el

• Capacidad para trabajar rápido y en un entorno peligroso.
• Capacidad para repetir tareas una y otra vez.
• Capacidad para trabajar con precisión.
• Capacidad para realizar diferentes tareas.
• Eficiencia.

El motor es un dispositivo que convierte la energía eléctrica en energía mecánica, es decir, un dispositivo electromecánico

El motor utilizado en la robótica industrial es el servomotor. El servomotor es un simple motor eléctrico controlado con la ayuda de un servomecanismo. Si el motor controlado funciona con corriente alterna, se llama servomotor de corriente alterna o servomotor de corriente continua. La mayoría de los servomotores pueden girar entre 90 y 180 grados, e incluso algunos giran 360 grados o más

• Aplicación del servomotor en la robótica, es decir, un simple robot de recogida y colocación, que se utiliza para recoger un objeto de una posición y colocarlo en otra posición.
• Los servomotores en las cintas transportadoras se utilizan
• en unidades industriales de fabricación y montaje para pasar un objeto de una estación de montaje a otra. Por ejemplo: Un proceso de llenado de botellas.
• Servomotor en vehículo robótico aquí el Servomotor utilizado en las Ruedas. Ya que se utiliza el servomotor de rotación continua.

Dinesh.P
Ejecutivo de Marketing

Los robots se introducirán para reducir el trabajo humano y ayudar a crear una buena fortuna para los humanos en el desarrollo futuro. El término "robot" se refiere a la máquina que imita las diversas características humanas. La robótica incluye conocimientos de ingeniería mecánica, electrónica, eléctrica e informática. Los motores utilizados en los robots son los motores de corriente continua, los motores paso a paso y los servomotores

Dónde,

• Los motores de corriente continua se utilizan para la rotación continua
• Los motores paso a paso se utilizan para la rotación a pocos grados
• Los servomotores se utilizan para el posicionamiento, pueden utilizarse en coches y aviones

Ganesh .J

Ejecutivo de Marketing

Los robots se utilizan para realizar el trabajo que podría hacer el ser humano y, además, reducen el esfuerzo y el tiempo del ser humano y mejoran la calidad.Los motores utilizados en la robótica industrial son

• Motores de corriente alterna (CA)
• Motores de corriente continua (CC)
• Servomotores
• Motores paso a paso.