Una serpiente robótica que se introduce reptando en cualquier rincón.
Un robot que se mueve de forma tan flexible como una serpiente puede explorar casi todos los rincones ocultos. Allí donde los seres humanos únicamente llegan con gran esfuerzo para solucionar un problema, los robots llegan sin esfuerzo alguno. Tanto si se trata del montaje de aviones, en centrales nucleares o para la inspección de canales: los motores maxon garantizan los precisos movimientos de la serpiente robótica con sus múltiples segmentos.
Como en una película de ciencia ficción, la serpiente robótica se introduce reptando en un estrecho agujero. Su tarea: realizar una inspección de seguridad en un lugar inaccesible y hacer grabaciones en vídeo. Las áreas estrechas y peligrosas son muy comunes en numerosos sectores industriales. Los espacios reducidos no solo son difícilmente accesibles para las personas, sino que tanto estos como los equipos que en ellos se encuentran, precisan también de inspecciones muy frecuentes. OC Robots, la compañía con sede en Bristol (Reino Unido), ha desarrollado el “Snake-Arm-Robot” (robot serpiente) inspirándose en el reino animal. El director ejecutivo Rob Buckingham y el director técnico Andrew Graham desarrollaron los primeros prototipos en el año 2001. Hasta hoy han continuado perfeccionando la técnica del robot serpiente. La empresa, fundada en 1997, fabrica robots semejantes a serpientes, apropiados especialmente para condiciones espaciales limitadas y ambientes peligrosos. Los robots serpiente tienen un diseño muy esbelto y flexible, y son capaces de introducirse sin dificultad y con gran habilidad en pequeñas aberturas y obstáculos blandos.
Los robots se emplean, por ejemplo, en montajes de la industria aeroespacial, en el sector de la energía atómica y en aplicaciones de medicina y seguridad. Dependiendo de los requisitos del cliente hay disponibles diferentes longitudes y diámetros del robot serpiente. Los tamaños estándar varían desde diámetros de 40 mm hasta 150 mm y tienen una longitud de 1 m a 3,25 m.
Dependiendo del cliente, es posible realizar longitudes de hasta 10 metros o diámetros de hasta 12,5 mm. El diámetro del robot serpiente es decisivo para su funcionalidad. Cuanto mayor sea el diámetro, mayor peso podrá levantar el robot, por ejemplo para trabajos de mantenimiento. Por ello, cada serpiente robótica se construye de forma específica para el cliente, dependiendo del área de aplicación. Además, la “cabeza” del robot serpiente puede equiparse con diferentes herramientas. OC Robotics ofrece herramientas para la inspección visual con la correspondiente iluminación, ya sea una cámara, un brazo prensil especial o un láser para el corte de metal y hormigón (véase el vídeo). Dependiendo de la aplicación, el robot serpiente puede ser colocado sobre una estación móvil o estática, como un robot industrial o una grúa.
Siguiendo a la nariz
El robot serpiente es capaz de llevar a cabo toda una serie de trabajos de control y mantenimiento. Para ello no necesita apoyo directo desde su entorno. Puede ser guiado libremente a través del espacio abierto. El robot se controla a través de firmware, el cual hace posible que el operador dirija el brazo serpiente según el principio de “nose-following” (siguiendo a la nariz). Esto significa que, mediante un joypad, se envía un comando a la punta de la serpiente y los segmentos posteriores siguen esta ruta especificada. Cuando el operador evita un obstáculo, el resto del brazo serpiente también lo hará. Con ayuda de esta tecnología será mucho más fácil para las personas trabajar en entornos peligros, aunque no se prescindirá completamente de ellas, explica Rob Buckingham, Director ejecutivo de OC Robotics.
Motores maxon CC sin escobillas para movimientos flexibles
Al igual que en un brazo humano, en el que los tendones unen los músculos a las articulaciones, los cables de acero están unidos, como los tendones, a cada articulación. Cada cable individual en el interior del brazo serpiente está conectado con un motor maxon. Los movimientos sinuosos, como los de una serpiente, se producen debido a que los motores transmiten la energía mecánica al brazo serpiente, donde se encuentran los segmentos de unión del brazo. En cada brazo serpiente se instalan, dependiendo de la versión, hasta 50 motores maxon. Estos no se encuentran directamente en el brazo, sino en un paquete de actuadores en la base del robot. Esto tiene ventajas, porque de esta manera son más accesibles los motores y la electrónica, y no están expuestos a entornos peligrosos y estrechos. Otro lugar en el que se emplean los motores son las diferentes herramientas para la cabeza del brazo serpiente. Uno o dos motores son aquí responsables del movimiento de, por ejemplo, una cámara o un brazo prensil.
El mayor desafío para los motores es que sean capaces de proporcionar suficiente potencia desde el interior de un diseño compacto. Para esta aplicación altamente compleja se empleó el motor maxon CC sin escobillas EC-max 30 (60 W) y el reductor planetario GP32 en la versión de cerámica.
El diseño sin escobillas de los motores de corriente continua con conmutación eléctrica (EC) los hace ideales para largos períodos de funcionamiento. El alma de los motores maxon es el bobinado sin hierro, el cual posee ventajas derivadas de sus propiedades físicas, como una ausencia de rizo de par, un alto rendimiento y una dinámica de regulación excelente. Fueron necesarias modificaciones especiales de los motores para el brazo serpiente. Por ejemplo, fue necesario un cable específico y orificios de fijación. Además, el reductor planetario empleado por maxon fue modificado para la aplicación y se desarrolló una carcasa especial para el freno. Para OC Robotics, los criterios eran: motores fiables, buen servicio al cliente, alta calidad y densidad de potencia, factores decisivos para la elección de maxon.
© maxon motor ag
