Reductores

Los sistemas de reducción mecánica son el corazón de la movilidad en robots industriales, encargados de convertir la alta velocidad de los motores en torque útil para tareas de precisión o carga pesada. Entre los reductores más destacados se encuentran el Harmonic Drive y el Cycloidal Drive, cada uno con ventajas únicas que los hacen ideales para aplicaciones específicas. Este capítulo explora sus principios de funcionamiento, ventajas, limitaciones y casos de uso en la industria moderna.

Mientras el Harmonic Drive domina en aplicaciones de ultra-precisión, el Cycloidal Drive brilla en entornos de alta exigencia mecánica. La elección depende de factores como carga, ciclo de vida y presupuesto, pero ambos son pilares en la evolución hacia robots industriales más versátiles y eficientes.

Harmonic Drive: Precisión en Movimiento Ondulatorio

Componentes Clave

1. Generador de Onda (Wave Generator): Un cojinete elástico montado sobre un eje excéntrico que induce deformación.
2. Flex Spline: Anillo metálico flexible con dientes externos.
3. Circular Spline: Anillo rígido con dientes internos, fijo al chasis del robot.

Principio de Funcionamiento

El generador de onda deforma el Flex Spline, haciendo que sus dientes engranen progresivamente con el Circular Spline. Por cada rotación del generador, el Flex Spline gira una fracción (ej: 1/100), logrando relaciones de reducción de 50:1 a 320:1 sin juego mecánico (backlash).

Ventajas

• Precisión submicroscópica: Ideal para ensamblaje electrónico o cirugía robótica.
• Compacto y ligero: Perfecto para robots colaborativos (cobots) como los de Universal Robots.
• Cero backlash: Mantiene repetibilidad en tareas de alta exactitud.

Desventajas

• Sensibilidad a cargas de impacto y sobrecalentamiento.
• Coste elevado por materiales especializados (ej: aleaciones de acero endurecido).

Cycloidal Drive: Robustez para Cargas Pesadas

Componentes Clave

1. Eje Excéntrico (Input Shaft): Gira un disco cicloidal descentrado.
2. Discos Cicloidales: Con hendiduras que interactúan con pines estacionarios.
3. Pines de Salida (Output Pins): Traducen el movimiento excéntrico en rotación lenta.

Principio de Funcionamiento

El eje excéntrico hace oscilar los discos cicloidales, cuyas curvas epitrocoidales interactúan con los pines fijos. Esto genera una reducción de 10:1 a 200:1, ideal para soportar cargas radiales y axiales extremas.

Ventajas

• Durabilidad excepcional: Soporta vibraciones y cargas de impacto en soldadura o paletizado.
• Eficiencia >90%: Mantiene rendimiento en robots de alta carga como los modelos KR QUANTEC de KUKA.
• Tolerancia a sobrecargas: Diseñado para entornos hostiles (minería, fundiciones).

Desventajas

• Mayor complejidad de ensamblaje y mantenimiento.
• Ligero backlash tras prolongado uso, requiriendo recalibración.

Comparativa: Harmonic Drive vs. Cycloidal Drive

Parámetro	Harmonic Drive	Cycloidal Drive
Precisión	Excelente (0 arc-min)	Buena (1-5 arc-min)
Torque Máximo	Hasta 3,000 Nm	Hasta 50,000 Nm
Eficiencia	70-85%	85-95%
Aplicación Tipo	Cobots, brazos quirúrgicos	Robots de paletizado, CNC
Costo	Alto	Medio-Alto