¿Cuáles son las diferencias entre las articulaciones robóticas neumáticas y las controladas por servomotores?

Como proveedor deArticulaciones del robotHe sido testigo de primera mano de la rápida evolución de las tecnologías de articulaciones robóticas en los últimos años. Dos tipos destacados de articulaciones de robots son las neumáticas y las servocontroladas. En este blog, exploraré las diferencias entre estos dos tipos, lo que puede ayudarle a tomar una decisión informada al seleccionar las juntas adecuadas para sus aplicaciones robóticas.

1. Principios de funcionamiento

Articulaciones de robots neumáticos

Las juntas neumáticas funcionan según el principio del aire comprimido. El aire comprimido se almacena en un depósito y luego se libera en un actuador neumático, como un cilindro o un diafragma. Cuando el aire comprimido ingresa al actuador, crea una fuerza que mueve el pistón o el diafragma, lo que a su vez hace que la junta se mueva. El movimiento suele ser lineal o giratorio, según el diseño del actuador. Por ejemplo, en un brazo robótico neumático simple, se puede usar un cilindro neumático para extender o retraer el brazo, mientras que se puede usar un actuador giratorio para girar el brazo alrededor de un punto de pivote.

Servo - Articulaciones de robot controladas

Las uniones servocontroladas dependen de servomotores. Un servomotor consta de un motor, un mecanismo de retroalimentación (normalmente un codificador) y un circuito de control. El circuito de control recibe una señal de comando, que especifica la posición, velocidad o par deseado de la articulación. El mecanismo de retroalimentación monitorea continuamente la posición, velocidad o par real del motor y envía esta información al circuito de control. Luego, el circuito de control ajusta la salida del motor para minimizar la diferencia entre los valores deseados y reales. Este sistema de control de circuito cerrado permite un control preciso del movimiento de la articulación.

2. Características de desempeño

Precisión de movimiento

Las juntas servocontroladas ofrecen una precisión de movimiento significativamente mayor en comparación con las juntas neumáticas. El sistema de control de circuito cerrado de los servomotores les permite seguir con precisión la posición, la velocidad y el par ordenados. Esto hace que las juntas servocontroladas sean ideales para aplicaciones que requieren alta precisión, como operaciones de recogida y colocación en la fabricación de productos electrónicos o robótica quirúrgica. Por otro lado, las uniones neumáticas son generalmente menos precisas debido a factores como la compresibilidad del aire y la fricción en los actuadores. El movimiento de las juntas neumáticas puede tener cierto grado de exceso o contragolpe, lo que puede afectar la precisión del funcionamiento del robot.

Velocidad y aceleración

Las articulaciones servocontroladas pueden alcanzar altas velocidades y una rápida aceleración. El servomotor puede ajustar rápidamente su salida según la señal de control, lo que permite que la articulación se mueva rápidamente a la posición deseada. Por el contrario, las juntas neumáticas están limitadas en términos de velocidad y aceleración. El caudal de aire comprimido y la inercia de los componentes del actuador restringen la velocidad y aceleración máximas que se pueden alcanzar. Las juntas neumáticas son más adecuadas para aplicaciones en las que una velocidad y aceleración moderadas son suficientes, como tareas sencillas de manipulación de materiales.

Carga - Capacidad de carga

Las juntas neumáticas pueden proporcionar una fuerza de salida relativamente alta, lo que las hace adecuadas para aplicaciones que requieren una gran capacidad de carga. La fuerza generada por un actuador neumático es proporcional a la presión del aire comprimido y al área del pistón o diafragma. Sin embargo, la capacidad de carga de las juntas servocontroladas también puede ser bastante alta, especialmente cuando se utilizan servomotores de alto par. La ventaja de las juntas servocontroladas es que pueden mantener un par constante en una amplia gama de velocidades, lo que resulta beneficioso para aplicaciones en las que la carga varía durante el funcionamiento.

3. Consideraciones de costos

Costo inicial

Las juntas neumáticas generalmente tienen un costo inicial menor en comparación con las juntas servocontroladas. Los componentes neumáticos como cilindros, válvulas y compresores de aire son relativamente económicos. Además, el sistema de control de las juntas neumáticas suele ser más sencillo, lo que reduce aún más el coste. Las uniones servocontroladas, por otro lado, requieren servomotores, codificadores y circuitos de control más caros. El coste de una junta servocontrolada puede ser varias veces mayor que el de una junta neumática, especialmente para aplicaciones de alta precisión y alto par.

Costo operativo

El costo operativo de las juntas neumáticas incluye el costo de la generación de aire comprimido, que puede ser significativo, especialmente para aplicaciones a gran escala. Los sistemas de aire comprimido requieren energía para operar el compresor de aire y también pueden haber pérdidas debido a fugas en las líneas neumáticas. Las uniones servocontroladas consumen energía eléctrica, pero el consumo de energía se puede controlar con mayor precisión. Además, las juntas servocontroladas generalmente tienen una vida útil más larga y requieren menos mantenimiento en comparación con las juntas neumáticas, lo que puede reducir el costo operativo general a largo plazo.

4. Escenarios de aplicación

Juntas Neumáticas

Las juntas neumáticas se utilizan comúnmente en aplicaciones donde se requiere rentabilidad, simplicidad y alta fuerza de salida. Algunas aplicaciones típicas incluyen:

• Fabricación de automóviles: Las juntas neumáticas se utilizan en líneas de montaje para tareas como levantar, sujetar y prensar. La alta fuerza de salida de los actuadores neumáticos puede manejar componentes pesados ​​y la simplicidad del sistema neumático facilita su integración en la línea de producción.
• Industria del embalaje: Las juntas neumáticas se utilizan en máquinas envasadoras para tareas como llenado, sellado y etiquetado. Los requisitos moderados de velocidad y fuerza de estas aplicaciones hacen que las juntas neumáticas sean una opción adecuada.

Servo - Juntas controladas

Las juntas servocontroladas se prefieren en aplicaciones que exigen alta precisión, velocidad y flexibilidad. Algunos ejemplos son:

• Brazo robótico en fabricación de productos electrónicos: Las juntas servocontroladas se utilizan en brazos robóticos para operaciones de recogida y colocación de pequeños componentes electrónicos. La alta precisión y velocidad de las juntas servocontroladas garantizan una colocación precisa de los componentes, lo cual es crucial para la calidad del producto final.
• Robots humanoides: Las articulaciones servocontroladas se utilizan en robots humanoides para imitar los movimientos humanos. La capacidad de controlar con precisión la posición, la velocidad y el torque de las articulaciones permite a los robots humanoides realizar tareas complejas como caminar, agarrar e interactuar con el entorno.

5. Nuestras ofertas de productos

Como proveedor deArticulaciones del robot, ofrecemos una amplia gama de articulaciones robóticas para satisfacer las diferentes necesidades de los clientes. NuestroMódulos de articulación de microrobotestán diseñados para aplicaciones que requieren uniones de pequeño tamaño y alta precisión, como microensamblajes y robótica médica. Estos módulos son compactos y livianos, pero ofrecen un rendimiento excelente en términos de precisión y velocidad de movimiento.

También proporcionamosMódulos de articulación ligeros, que son adecuados para aplicaciones donde la reducción de peso es importante, como robots móviles y drones aéreos. Estos módulos están fabricados con materiales livianos sin sacrificar resistencia y rendimiento.

6. Conclusión

En resumen, las articulaciones robóticas neumáticas y servocontroladas tienen sus propias ventajas y desventajas. Las juntas neumáticas son rentables, simples y pueden proporcionar una gran fuerza de salida, lo que las hace adecuadas para aplicaciones donde la precisión y la velocidad moderadas son suficientes. Las uniones servocontroladas, por otro lado, ofrecen alta precisión, velocidad y flexibilidad, pero son más caras. Al elegir entre estos dos tipos de juntas, es importante considerar los requisitos específicos de su aplicación, como precisión, velocidad, capacidad de carga y costo.

Si estás interesado en nuestroArticulaciones del robotproductos o tiene alguna pregunta sobre la selección de juntas robóticas, no dude en contactarnos para una mayor discusión y negociación de adquisiciones. Estamos comprometidos a brindarle las mejores soluciones para sus aplicaciones robóticas.

Referencias

• Spong, MW, Hutchinson, S. y Vidyasagar, M. (2006). Modelado y Control de Robots. Wiley.
• Craig, JJ (2005). Introducción a la Robótica: Mecánica y Control. Pearson-Prentice Hall.
• Parnianpour, M. (2011). Actuadores y sistemas neumáticos. Saltador.