Sistemas de transmisión en robótica · Parte B

Del motor al movimiento

Transmisión flexible, movimiento lineal y aplicaciones

Correas, cadenas, cables, tornillos y cremalleras en robots reales.

Leo Mael Chacca Charca - Robótica

Parte B · Contenido

Qué veremos

Persona B · Transmisión flexible, movimiento lineal y aplicaciones

02

01

Transmisión flexible

Correas y poleas

Cadenas y piñones

Cables y tendones

02

Movimiento lineal

Tornillo de bolas y husillo

Piñón-cremallera

03

Selección y aplicaciones

Comparación de sistemas

Robots reales: brazos, móviles, humanoides

Tendencias actuales

01 · Transmisión flexible

Correas y poleas

Persona B · Transmisión flexible, movimiento lineal y aplicaciones

03

La clave

Dentada: engrana, no desliza, posición exacta. Plana o en V: por fricción, puede patinar. Ligera y silenciosa, pero elástica: hay que tensarla.

Correa dentada y poleas

En la realidad

Robots SCARA: correas mueven el eje Z y el giro de la herramienta

Impresoras 3D: correas GT2 en los ejes X e Y

Brazos industriales: llevan el giro hasta la muñeca

02 · Transmisión flexible

Cadenas y piñones

Persona B · Transmisión flexible, movimiento lineal y aplicaciones

04

La clave

Rodillos que encajan en el piñón: no desliza y soporta más carga que una correa, a cambio de ruido, peso y lubricación.

Piñón y cadena de rodillos
Robot de oruga

En la realidad

Robots de oruga de inspección y rescate

Plataformas agrícolas y AGV de carga pesada

Transportadores de líneas robotizadas

03 · Transmisión flexible

Cables y tendones

Persona B · Transmisión flexible, movimiento lineal y aplicaciones

05

La clave

El motor queda lejos y el cable lleva la tracción. Dedos ligeros y con poca inercia; el cable solo tira, así que el retorno lo hace un resorte.

Shadow Hand (tendones)
Robot quirúrgico da Vinci

En la realidad

Shadow Dexterous Hand: dedos movidos por tendones

Robot quirúrgico da Vinci: instrumentos accionados por cables

Tesla Optimus: mano con tendones

04 · Movimiento lineal

Tornillo de bolas y husillo

Persona B · Transmisión flexible, movimiento lineal y aplicaciones

06

Tuerca de bolas con retorno
Husillo trapezoidal

≈ 0 %

de eficiencia: las bolas ruedan, no deslizan

≈ 0 µm

de holgura con tuerca precargada

Husillo trapezoidal

Desliza: ≈ 25–50 % de eficiencia, barato y autobloqueante.

En la realidad

Máquinas CNC, eje Z de los SCARA y actuadores eléctricos lineales.

05 · Movimiento lineal

Piñón-cremallera

Persona B · Transmisión flexible, movimiento lineal y aplicaciones

07

La clave

El piñón gira y avanza x = r · θ. La cremallera se empalma por tramos: recorrido casi ilimitado, rápido y rígido. Su límite es la holgura entre dientes.

Piñón y cremallera
Robot de pórtico

En la realidad

Robots de pórtico para paletizado

Rieles de 7.º eje para brazos industriales

Corte láser y plasma de gran formato

Comparación y selección

Ningún sistema gana en todo

● = mejor desempeño · ○ = peor

Valoración cualitativa típica

Persona B · Transmisión flexible, movimiento lineal y aplicaciones

08

Sistema

Precisión

Economía

Poco mant.

Eficiencia

Carga

Correa dentada

Cadena

Cable / tendón

Tornillo de bolas

Husillo trapezoidal

Piñón-cremallera

¿Posición exacta?

Correa dentada / bolas

¿Carga y suciedad?

Cadena

¿Brazo ligero?

Cables

¿Recorrido largo?

Cremallera

¿Eje que no cae?

Husillo

Aplicaciones reales

Un robot real combina varias

Persona B · Transmisión flexible, movimiento lineal y aplicaciones

09

Celda robotizada de paletizado KUKA

Brazos industriales

Bolas-estría · Correas · Reductores

SCARA (Epson, Yamaha): tornillo de bolas-estría en el eje Z

Correas hacia la muñeca; reductores en las articulaciones

Unidad de transporte de almacén

Robots móviles

Husillo · Cadena · Correa

Robots de almacén: levantan estanterías con un husillo

Tracción y orugas por cadena o correa

Tesla Optimus (exhibición)

Humanoides

Rodillos planetarios · Tendones

Tesla Optimus: actuadores lineales con tornillo de rodillos planetarios

Manos con tendones (Optimus, Shadow Hand)

Aplicaciones reales · En acción

Así se mueven por dentro

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Brazo SCARA

Eje Z con tornillo de bolas-estría

Los brazos giran en el plano mientras el tornillo sube y baja la herramienta.

Robot de almacén

Husillo que levanta la estantería

El robot se coloca bajo el estante, lo eleva con un husillo y lo traslada.

Humanoide

Rodilla con actuador lineal

Un tornillo de rodillos planetarios convierte el giro del motor en empuje.

Cada articulación elige su transmisión según carga, precisión y espacio.

Tendencias actuales

Hacia dónde va la transmisión

Persona B · Transmisión flexible, movimiento lineal y aplicaciones

11

Vista frontal animada

El tornillo central gira y los rodillos roscados orbitan entre él y la tuerca fija.

Tornillo de rodillos planetarios (real)

01

Tornillos de rodillos planetarios

Más carga y vida útil; clave en humanoides.

02

Cables sin holgura

Tipo cabrestante, para robots ligeros.

03

Correas de alto rendimiento

Fibra de carbono o aramida: más rígidas.

04

Transmisiones con sensores

Mantenimiento predictivo por vibración y tensión.

Conclusiones

No existe la mejor transmisión: existe la adecuada para cada articulación.

Persona B · Transmisión flexible, movimiento lineal y aplicaciones

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Flexibles

Llevan el movimiento lejos y aligeran el robot.

Lineales

Convierten giro en avance preciso y controlado.

Selección

Equilibrio entre precisión, carga, costo y mantenimiento.

Gracias

Leo Mael Chacca Charca - Robótica

Recursos

Créditos de imágenes

Persona B · Transmisión flexible, movimiento lineal y aplicaciones

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Correa dentada de distribución

Logansenf · CC BY-SA 4.0

Rueda dentada y cadena

SICD Ltd · CC0

Robot de oruga ARCHE

Auledas · CC BY-SA 4.0

Shadow Dexterous Hand

R. Greenhill y H. Elias (Shadow Robot Company) · CC BY-SA 3.0

Robot quirúrgico da Vinci Xi

Alvarogarciamd · CC BY-SA 4.0

Tuerca de tornillo de bolas

Graibeard (supuesto) · CC BY-SA 3.0

Husillo trapezoidal

carrotmadman6 · CC BY 2.0

Piñón y cremallera (Tyne Swing Bridge)

Stephen Horncastle · CC BY-SA 2.0

Robot de pórtico

tecnowey.com · CC BY 3.0

Celda de paletizado KUKA

KUKA Roboter GmbH, Bachmann · Dominio público

Unidad robótica de almacén

Auledas · CC BY 4.0

Tesla Optimus

Benjamin Ceci · Dominio público

Tornillo de rodillos

Bertrand Labévue · CC BY-SA 4.0

Fotografías: Wikimedia Commons (licencias indicadas). Animaciones y diseño: elaboración propia.

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