Por qué los robots utilizan reductores armónicos en lugar de reductores de engranajes

Los robots, como dispositivos inteligentes capaces de realizar diversas tareas en lugar de los humanos, se han aplicado ampliamente en industrias como la manufactura, la atención médica y la defensa. El sistema de transmisión conjunta de un robot desempeña un papel crucial en su movimiento y el reductor, como componente importante del sistema de transmisión conjunta, tiene un impacto significativo en el rendimiento y el nivel técnico del robot. Actualmente, se utilizan habitualmente dos tipos principales de reductores en los robots: accionamientos armónicos y reductores de engranajes ordinarios.

1）Comparación estructural

1. Un unidad armónica es un reductor de alta precisión basado en el principio de engranajes flexibles. Su estructura consta de tres partes principales: un engranaje rígido, un generador de ondas y un flexspline. Durante el funcionamiento, el engranaje rígido permanece fijo, con sus dientes distribuidos uniformemente a su alrededor, mientras que el flexspline, que tiene menos dientes que el engranaje rígido, gira en dirección opuesta en un ángulo correspondiente por cada revolución del engranaje rígido. El generador de olas, de perfil elíptico, soporta el flexspline e impulsa su rotación, provocando que sufra deformación plástica. Durante la rotación, solo unos pocos dientes del flexspline en el extremo elíptico se acoplan con el engranaje rígido, permitiendo que el flexspline gire libremente en un cierto ángulo con respecto al engranaje rígido.

Por otro lado, un reductor de engranajes común y corriente se compone de engranajes, cojinetes y una carcasa. En comparación, la estructura de un accionamiento armónico es más compleja, pero también posee mayor precisión y fiabilidad.

2. Comparación de la eficiencia de la transmisión: La eficiencia de la transmisión de un accionamiento armónico suele ser superior al 90%, mientras que la de un reductor de engranajes normal es de alrededor del 80%. Esto se debe a que el accionamiento armónico utiliza el principio de transmisión de engranajes flexibles, lo que reduce la pérdida de energía durante el proceso de transmisión.

3. Comparación de precisión: La precisión de un accionamiento armónico suele ser inferior a 1 minuto de arco, mientras que la de un reductor de engranajes normal es de alrededor de 5 minutos de arco. Esto se debe a que el accionamiento armónico, que emplea el principio de transmisión de engranajes flexibles, logra una mayor precisión y repetibilidad en el posicionamiento.

4. Comparación de capacidad de carga

La capacidad de carga de un reductor armónico suele ser superior a 1000 N.m, mientras que un reductor normal tiene una capacidad de carga de alrededor de 500 N.m. Esto se debe a que el reductor armónico utiliza el principio de transmisión de engranajes flexible, que proporciona una mayor capacidad de carga.

2） Rendimiento de los reductores de armónicos

• Alta precisión

El reductor armónico, con su principio de transmisión de engranajes flexible, logra mayor precisión y repetibilidad. Esto permite al robot controlar su posición y postura con mayor precisión durante el movimiento.

• Alta capacidad de carga

El principio de transmisión de engranajes flexible del reductor armónico le permite manejar cargas más altas. Esto mejora la capacidad y la estabilidad del robot al realizar tareas.

• Alta eficiencia de transmisión

La eficiencia de transmisión del reductor de armónicos suele ser superior al 90%, lo que reduce la pérdida de energía durante la transmisión. Esto permite que el robot utilice la energía de manera más eficiente, mejorando su eficiencia laboral general.

• Alta confiabilidad

A pesar de su estructura compleja, el reductor de armónicos también proporciona una mayor confiabilidad. Al reducir la fricción y el desgaste durante la transmisión, el principio de transmisión de engranajes flexible prolonga la vida útil del robot.

Según la comparación anterior, los robots requieren un tamaño compacto y alta precisión. El reductor armónico maximiza el rendimiento técnico en términos de alta precisión, espacio libre pequeño, gran relación de reducción y tamaño compacto, cumpliendo con los requisitos de flexibilidad de los robots pequeños y medianos. En consecuencia, debido al uso generalizado de reductores armónicos en las articulaciones de los robots, los robots industriales son conocidos por su excepcional repetibilidad. Los robots industriales modernos pueden lograr una repetibilidad submicrónica en miles de ciclos repetitivos. Por ejemplo, el siguiente vídeo muestra una prueba de repetibilidad de un robot de un solo eje que utiliza una determinada marca de reductor de armónicos, con una repetibilidad medida de menos de 1 micrón (0,001 milímetros).

​3） Conclusión

En comparación con los reductores normales, los robots equipados con reductores armónicos exhiben mayor precisión, capacidad de carga, eficiencia de transmisión y confiabilidad. Por lo tanto, seleccionar un reductor apropiado es crucial para mejorar el rendimiento y las capacidades tecnológicas de los robots tanto en el desarrollo como en la aplicación.