Explorando os beneficios dos redutores cicloidal na robótica

Alta densidade de binario e deseño compacto para xuntas robóticas con restricións de espazo

Comparación da densidade de binario: redutores cicloidal fronte a redutores harmónicos e planetarios en módulos de xunta

Os redutores cicloidal ofrecen unha verdadeira potencia en canto a densidade de binario, alcanzando normalmente uns 5 Nm por centímetro cúbico ou máis. Estas unidades compactas miden menos de 80 mm de diámetro e superan aos redutores planetarios nun 40 a 60 por cento aproximadamente no que se refire á relación binario/volume segundo os estándares do sector. As transmisións harmónicas aproveitan vantaxes similares de tamaño, pero teñen un prezo superior. O seu proceso de fabricación é complexo e os materiais son caros, o que eleva os custos nun 30 a 50 por cento aproximadamente para a mesma cantidade de binario. Ao analizar os sistemas de engrenaxes planetarios, simplemente non poden competir cando se chega a diámetros inferiores a 100 mm debido aos problemas derivados das múltiples etapas de transmisión. ¿Cal é a vantaxe na práctica? As articulacións robóticas construídas con tecnoloxía cicloidal poden soportar cargas de choque repentinas que superan a súa capacidade normal en máis de cinco veces. Isto ten moita importancia nos robots colaborativos que traballan xunto coas persoas, onde as forzas inesperadas forman parte das operacións cotiás.

Fonte: análise de CNC Proto Labs de 2024 sobre os requisitos industriais para xuntas robóticas

Posibilita muñecas ultrafinas e actuadores modulares mediante reducións de alta relación e baixo perfil

Os redutores cicloidal, grazas ao seu estreito perfil axial (menos de 50 mm), poden integrarse directamente nas muñecas robóticas de sete eixos, onde os redutores convencionais ocupan case o dobre de espazo. O seu tamaño compacto permite que estes redutores realicen reducións dunha soa etapa ata unha relación de 1:100, eliminando así esas engrenaxes adicionais que desperdician enerxía en vehículos guiados automaticamente (AGV) e incluso en robots cirúrxicos delicados. Os principais fabricantes observaron unha redución de aproximadamente o 25 % no peso dos actuadores ao empregar esta tecnoloxía, mantendo ao mesmo tempo os estrictos estándares ISO/TS 15066 en canto aos límites de forza. Ademais, a carcasa monobloque de material sólido resiste moi ben o desgaste, conservándose intacta incluso tras dezenas de millares de horas de funcionamento, sen deformarse nin romperse.

Xogo caseiro case nulo e precisión excepcional na posición para tarefas de automatización exixentes

Como a arquitectura do reductor cicloidal alcanza unha repetibilidade de <±5 segundos de arco na montaxe de precisión

O que fai destacar aos redutores cicloides é a súa capacidade de manter un posicionamento extremadamente preciso grazas ao seu modo de funcionamento. Ao contrario das engrenaxes convencionais, que só encaixan un dente de cada vez, estes redutores mantén varios dentes en contacto de forma simultánea entre os pasadores e os lóbulos durante toda a operación. Este intelixente deseño mecánico elimina case por completo o xogo (backlash) desde o principio. O resultado? Unha repetibilidade de aproximadamente 5 segundos de arco, o que ten moita importancia ao montar compoñentes electrónicos sensibles ou dispositivos médicos, onde pequenas desalineacións poden causar grandes problemas. Como a carga se distribúe entre múltiples puntos de contacto en vez de concentrarse nunha soa zona, prodúcese moito menos deformación durante a operación. Isto significa que as máquinas permanecen estables incluso despois de funcionar durante millóns de ciclos, sen necesidade de axustes constantes nin de correccións complexas mediante software para compensar erros mecánicos.

Rendemento dinámico na inversión: transmisión estable do par e axuste simplificado do servo para aplicacións hápticas e colaborativas

Os redutores cicloidal desempeñan un papel clave na robótica colaborativa e nos sistemas hápticos porque permiten a inversión inmediata do par sen perda de movemento. O seu deseño ten prácticamente ningún xogo, o que significa que as forzas se transmiten de forma constante incluso cando as direccións cambian de súbito. Isto é moi importante para garantir a seguridade nas interaccións entre humanos e robots. Ademais, segundo datos do sector, reduce o tempo que os enxeñeiros dedican ao axuste fino dos servomotores nun 40 % aproximadamente. Cando os fabricantes incorporan estes compoñentes nos seus sistemas, cumpren de maneira natural as normas ISO/TS 15066 sobre control de forza durante operacións colaborativas, como a inserción precisa de pequenas pezas. O que os fai destacar é a súa capacidade de reaccionar en fraccións de milisegundo ante perturbacións inesperadas, o que mellora a seguridade do proceso global e permite, ao mesmo tempo, un funcionamento máis suave.

Resistencia superior ás cargas de choque e comportamento fiable de degradación en entornos críticos para a misión

Resiliencia empírica ao choque: rendemento conforme á norma ISO/TS 15066 en brazos robóticos colaborativos e industriais

Os redutores cicloidal son moi boos absorbindo choques e cumpren as normas de seguridade ISO/TS 15066 para robots colaborativos. A forma na que están construídos estes redutores, con elementos rodantes, distribúe as forzas de impacto sobre varios dentes, polo que poden soportar cargas moi intensas que superan ás veces a súa capacidade normal, incluso ata tres veces a súa capacidade nominal. As transmisións harmónicas tenden a fallar de súbito cando se someten a choques fortes, pero as unidades cicloidal desgástanse de maneira lenta e previsible. Isto significa que os equipos de mantemento poden planificar con antelación en vez de ter que facer fronte a avarías inesperadas, o que reduce o tempo de inactividade aproximadamente un 45 % nas fábricas de automóbiles, segundo algúns estudos. Debido a este patrón de desgaste gradual, o par permanece constante mesmo despois de múltiples eventos de choque. É por iso que estes redutores se converteron en esenciais en industrias como a aeroespacial, onde as pezas requiren un manexo cuidadoso, e tamén na produción de dispositivos médicos, onde existen límites moi estritos sobre a cantidade de forza que se pode aplicar a compoñentes delicados.

Alta rigidez torsional e resposta dinámica rápida para un control de movemento ágil e de ancho de banda elevado

O que fai destacar aos redutores cicloidal é a súa increíble rigidez torsional, que pode superar facilmente os 200.000 Nm por radián grazas á súa capacidade de distribuír as forzas sobre varios puntos de contacto ao mesmo tempo. Este tipo de rigidez significa que hai case nula deflexión angular cando se producen cambios repentinos de carga, polo que as posicións se mantén precisas incluso durante movementos rápidos. Cando se combinan co prácticamente nulo xogo (backlash), estes redutores poden manexar frecuencias de control superiores a 100 Hz e estabilizarse en tan só 10 milisegundos despois de cambios rápidos de dirección. É por iso que resultan tan valiosos para aplicacións nas que a velocidade é fundamental, como nas liñas de fabricación de electrónica e nos sistemas de empaquetado. Ademais, dado que o torque se transmite de inmediato, a configuración dos servomotores vólvese moito máis sinxela. O sistema mantén a súa estabilidade independentemente do tipo de carga que manipule, evitando esas molestas oscilacións ou problemas de sobrecorrección que afectan a outros sistemas.