Puede que no pensemos mucho en ellos, pero los brazos robóticos construyen muchos de los objetos que utilizamos a diario. ¿Se ha preguntado alguna vez cómo funcionan? Veamos más de cerca el funcionamiento interno de un brazo robótico neumático.
Conceptos básicos del brazo neumático
Un brazo neumático, como cualquier otro sistema accionado por aire, necesita cinco cosas para funcionar. Empieza con el compresor, que genera el aire comprimido. A continuación, éste pasa a un depósito, que almacena el aire. A continuación, las válvulas controlan el caudal de aire, y los circuitos controlan las válvulas que mueven el aire entre las piezas que lo necesitan. Por último, un actuador utiliza el aire para hacer algo.
Un brazo robótico básico se compone de una base y varios actuadores. Este número varía en función del diseño del brazo robótico.
La base, u hombro, es la parte del brazo que se apoya en el suelo o en una superficie elevada y proporciona una base estable para el resto del brazo. A partir de ahí, los actuadores -la parte superior del brazo, el codo, el antebrazo, la muñeca y la mano- dan movimiento al robot. Cada sección puede controlarse individualmente, lo que permite un control más preciso.
¿Cómo impulsa un brazo robótico un sistema neumático?
Cuando se trata de alimentar brazos robóticos, cualquier sistema neumático consta de cuatro pasos. En primer lugar, el compresor utiliza gasolina, propano o electricidad para generar aire comprimido. Cualquiera de ellos puede servir como fuente de energía para el sistema neumático, almacenando energía potencial. Desde el compresor, este aire pasa al depósito. Aquí se almacena hasta que el brazo robótico lo necesita, de modo que el sistema puede utilizarse inmediatamente en lugar de esperar a que el compresor genere suficiente presión.
Las válvulas de cada componente determinan el movimiento de cada uno. Encender y apagar el aire determina el movimiento de cada pieza del brazo.
Por último, los actuadores transforman la energía potencial generada por el compresor en energía cinética. Los actuadores pueden programarse para utilizar esa energía cinética para manipular el brazo neumático. El uso de aire comprimido está pensado para sustituir a los motores eléctricos y servos de los brazos, lo que facilita el movimiento de una carga o la manipulación de una pieza que se está ensamblando.
Ventajas de los sistemas neumáticos en robótica
¿Por qué los sistemas neumáticos empiezan a sustituir a los servomotores y motores eléctricos en la robótica de forma constante?
El mantenimiento del sistema es mucho más sencillo con los brazos neumáticos. Si falla un pistón neumático, es fácil sustituirlo y lleva menos tiempo que reparar un sistema electrónico.
Los neumáticos también son extremadamente precisos. Pueden programarse con una precisión de hasta 2 mm y tienen una repetibilidad de 0,02 mm.
También funcionan bien a temperaturas extremas, tanto frías como calientes. El rango de funcionamiento estándar de un brazo neumático oscila entre -40 C y 120C (-40F y 248F).
Ventajas e inconvenientes de un brazo robótico neumático
Estos brazos pueden utilizarse en casi cualquier industria, pero no son infalibles. He aquí algunos pros y contras del uso de estos brazos robóticos accionados por aire.
Pros
- La potencia neumática genera un movimiento mucho más fluido, lo que reduce los errores y los daños.
- Bajo riesgo para la seguridad - Es más seguro trabajar con estos brazos. Si hay un problema, puede cortar el aire al brazo sin tener que cortar el suministro a toda la planta.
- Menos mantenimiento: los brazos neumáticos requieren menos mantenimiento general y son más fáciles y baratos de reparar si fallan.
Contras
- Control mínimo de la velocidad - La mayoría de los brazos neumáticos tienen dos ajustes: encendido y apagado. Es más difícil controlar la velocidad a la que se mueven estos brazos.
- Costes de explotación elevados a largo plazo - Aunque pueden ser más eficientes, estos brazos tienen un coste de explotación más elevado a largo plazo.
- Propensos a la humedad - Al igual que cualquier sistema de aire comprimido, estos brazos neumáticos pueden ser propensos a daños por humedad y a la acumulación de humedad en el interior del compresor.
Aplicaciones industriales de un brazo robótico neumático
Los brazos robóticos son útiles para tareas repetitivas o que pueden ser demasiado peligrosas para los empleados humanos. Esto incluye tareas como la soldadura, la fabricación por ordenador, la manipulación de materiales, la retirada de materiales y las cadenas de montaje.
Que sean populares en la industria manufacturera no significa que los brazos robóticos no tengan aplicaciones en otros ámbitos. Pueden utilizarse como asistentes quirúrgicos o para la creación de prótesis y órtesis en medicina.
También pueden utilizarse en el entretenimiento, en forma de animatronics, o para juguetes educativos. Incluso hay algunos experimentos que utilizan brazos robóticos neumáticos para la cosecha automática.
La próxima vez que suba a su coche o vaya al médico para una intervención quirúrgica, dé las gracias a un ingeniero y a los brazos robóticos neumáticos que programaron para hacerle la vida un poco más fácil o un poco más segura.