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Actuadores - Coggle Diagram
Actuadores
Los actuadores son los músculos de los robots y comprenden lo siguiente:
Una fuente de alimentación, un
amplificador de potencia, un servomotor y un sistema de transmisión
Para elegir un actuador, vale la pena empezar desde el requerimiento impuesto sobre la potencia mecánica, por la fuerza y velocidad que describe el movimiento de articulaciones. Con en la fuente de la potencia de entrada, los actuadores pueden clasificarse en 3 grupos:
Actuador Neumático:
Utilizan aire comprimido para su accionamiento y se usan extensamente para realizar los movimientos típicos de abrir y cerrar las mordazas en el sujetador de un robot, o bien para su accionamiento de brazos de robot sencillos en aplicaciones donde el control continuo de movimientos no sea una preocupación.
Ventajas:
Es muy económico, puede ser manejado por largas distancias, limpio, a prueba de explosiones, los trabajadores están familiarizados con el sistema, tiempo de respuesta rápida, compactos, etc.
Desventajas:
El control en la precisión no es algo fácil de lograr, con topes mecánicos la reanudación es lenta, no convenientes para cargar pesos altos a precisión y si la humedad penetra y se usaron metales ferrosos podrían ocasionarse daños en componentes individuales.
Actuador Hidráulico:
Utilizan fluidos de alta presión, como aceite, para transmitir fuerzas al punto de aplicación deseado. Estos actuadores están diseñados para operar con presiones mucho más altas (normalmente entre 70 y 170 bar). Son apropiadas para aplicaciones de alta potencia.
Ventajas:
Alta eficiencia y alta relación potencia-tamaño, es muy controlable en diferentes aspectos, pocos problemas de contragolpe, mayor capacidad de carga, son autolubricantes y no necesitan ninguna conexión mecánica,
Desventajas:
Pueden darse fugas que causan pérdida de rendimiento, fuente de alimentación ruidosa, los cambios en la temperatura alteran la viscosidad del líquido hidráulico, en robots pequeños no es lo más económico y es bastante complejo el servocontrol.
Actuadores Eléctricos:
Aquellos donde un motor eléctrico acciona a los eslabones del robot por medio de alguna transmisión mecánica como por ejemplo, los engranes. La mayoría de los robots nuevos son de construcción completamente eléctrica .
Ventajas:
Mucho suministro de energía, alta eficiencia en la conservación de energía, sin contaminación del ambiente de trabajo, es mejor en relación costo y precisión, silencioso y limpio, fácil mantenimiento y reparación y los componentes son de peso ligero.
Desventajas:
Se generan costos adicionales debido a la complejidad más alta del sistema de transmisión, estos motores no son intrínsecamente seguros por lo que no se pueden usar en ambientes explosivos.
Motores a pasos:
Estos motores son empleados e algunos robots en el más pequeño y término medio del rango industrial y con los robots de enseñanza y pasatiempo. También so ampliamente usados en otras aplicaciones industriales y tienen las ventajas de que no necesariamente necesitan un sistema de retroalimentación.
Motores a pasos de reluctancia directa variable:
El rotor de este motor está hecho de acero bajo carbono y tiene cuatro polos, mientras que el estator tiene seis. Puede decirse que este motor tiene una trayectoria de flujo que es casi como un hilo elástico que constantemente está tratando de acortarse a sí misma.
Motor a pasos de imanes permanentes:
Hay dos bobinas y cada una produce cuatro polos, pero que están desplazados una de la otra por medio paso polar. La corriente es suministrada desde una fuente CD hasta el devanado a través de interruptores.
Motor a paso híbrido:
Combinan características de los de reluctancia variable y los de imanes permanentes, tienen un imán permanente interconectado en cubiertas de hierro que está cortadas para tener dientes. Los ángulos de paso son 0.9 y 1.8 grados. De lo anterior, destacamos que la velocidad con la que se aplican los impulsos determina la velocidad del motor.
Motores de CD:
La mayoría de las personas han tenido contacto con algún motor eléctrico tipo CD (frecuentemente operados por baterías), para arrancar un auto u operar un juguete de niños, etc.
Motores de CD de imanes permanentes (IP):
En estos motores no se usan bobinas de campo y el campo es producido por los imanes permanentes, debido a que el flujo de campo es una constante, el par torsor de estos motores es directamente proporcional a la corriente de la armadura. Otra ventaja puede ser que no se necesitan fuentes de energía de excitación para las bobinas de campo.
Motores de CD de imanes permanentes si escobillas:
Las escobillas son algo necesario en los motores CD pero tienen el problema que causan desgaste. Para esto, existen motores sin escobillas que consisten básicamente de una secuencia de la bobina del estator y un rotor de imanes permanentes. En estos motores el mecanismo es el contrario de los que tienen el imán fijo.
Motores CA:
Estos motores de corriente alterna no han sido muy usados debido a los problemas en el control de la velocidad, pueden clasificarse en dos tipos, monofásicos y polifásicos (baja y alta potencia).
Motor de inducción monofásico con rotor jaula de ardilla:
Consiste en un rotor de jaula de ardilla hecho de barras de cobre o aluminio que caben en ranuras en los anillos extremos para formar circuitos eléctricos completos. Como resultado de la inducción electromagnética, fuerzas electromagnéticas son inducidas en los conductores del rotor y el flujo de corriente en el rotor.
Motor de inducción trifásico:
Parecido al de inducción monofásico con la diferencia de que tiene un estator con tres desvenados ubicados con 120 grados aparte, donde cada desvenado está conectado a una de las tres líneas del suministro. Tiene la ventaja de ser de arranque automático.
Motor síncronos:
Tienen estatores similares a los que se describen arriba para los motores de inducción, pero un rotor es un imán permanente. En este el campo magnético gira 360 grados en un ciclo de suministro, por lo que la frecuencia de rotación en esta disposición es la misma que la frecuencia del suministro. Estos motores se utilizan cuando se necesita una velocidad precisa.