Elementos Actuadores y Sistemas de Control en Robótica

Elementos Actuadores

Los elementos actuadores son los encargados de dotar de movimiento a cada una de las partes de la cadena cinemática o a las articulaciones motrices.

Actuadores Eléctricos

• Solenoides: Son electroimanes con un núcleo móvil de hierro que realizan movimientos cortos. Resultan muy adecuados para liberar o enclavar partes móviles.
• Motores de corriente continua: Son apropiados para movimientos que no requieren gran precisión.
• Motores paso a paso: Capaces de posicionar con exactitud el elemento que controlan. Su activación se lleva a cabo mediante señales o pulsos de voltaje, girando un paso con cada pulso. Pueden girar desde 90º hasta 1.8º. Existen tres tipos:
  • De reluctancia variable
  • De imán permanente
  • Híbrido

Actuadores Neumáticos

Emplean la energía del aire comprimido para mover las articulaciones, lo que limita su uso a acciones que requieran poca fuerza y precisión. Destaca la rapidez en la ejecución de los movimientos.

Actuadores Hidráulicos

Emplean un líquido para mover las articulaciones y otros elementos de la cadena cinemática. Son capaces de ejercer mucha más presión que los neumáticos y tienen la ventaja de poder detener el avance del cilindro en cualquier punto del recorrido.

Sistemas de Control

Un sistema se distingue por:

1. La entrada: Formada por un conjunto de variables que al ser modificadas producen alteraciones en el estado del sistema.
2. La salida: Que es el resultado que esperamos obtener de él.
3. Las perturbaciones: Aquellas variables que no controlan el sistema y afectan al resultado obtenido a la salida.

Tipos de Sistemas de Control

Existen 2 tipos:

Sistema de Control en Lazo Abierto

La variable de salida o variable controlada no realiza ninguna acción de control sobre el sistema.

Características:

• No se compara la salida con el valor deseado.
• La señal de referencia establece unas condiciones prefijadas.
• La precisión de la salida depende de un correcto ajuste del controlador.
• Si se producen perturbaciones, el sistema no cumple su función correctamente.

Sistema de Control en Lazo Cerrado

La variable de salida es monitorizada con el fin de lograr que el resultado final sea lo más parecido posible al modelo preestablecido.

Funcionamiento:

• El proceso que lleva a cabo el sistema es constantemente ajustado por medio de una señal de control.
• La señal de control procede de la comparación entre la señal de referencia y la lectura que realiza en tiempo real un sensor a la salida del sistema.
• La señal de control ajusta el funcionamiento del sistema para evitar desviaciones.

Características:

• Más precisos que los sistemas en lazo abierto.
• Menos sensibles a las perturbaciones externas.
• Más complejos, más caros y propensos a averías.