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Como una rama crítica de la robótica industrial, los robots colaborativos han ganado rápida aceptación a nivel global en los últimos años. Con ventajas como alta flexibilidad, mayor seguridad y facilidad de uso, están ampliamente adoptados en industrias como automotriz, médica y manufacturera, emergiendo como un impulsor clave de la automatización industrial y el desarrollo inteligente.
1. ¿Qué es un Robot Colaborativo?
La actualización inteligente de los robots es una característica definitoria de la nueva revolución industrial. Sin embargo, la participación humana sigue siendo insustituible en ciertos dominios de productos y líneas de producción. Por ejemplo, al ensamblar componentes de alta precisión o realizar tareas intensivas que requieren gran flexibilidad, los robots colaborativos trabajan junto a los operadores humanos para maximizar la eficiencia robótica y la inteligencia humana. En comparación con los robots industriales tradicionales, ofrecen una mejor relación costo-beneficio, mayor seguridad y mayor comodidad, impulsando significativamente el desarrollo de las empresas manufactureras.
Características Clave de los Robots Colaborativos:
◾ Peso ligero: Mejora la controlabilidad y seguridad.
◾ Diseño fácil de usar: Cuenta con superficies y articulaciones suaves, sin bordes afilados o espacios que puedan dañar a los operadores.
◾ Percepción del Entorno: Capaz de percibir el entorno y ajustar sus acciones según los cambios en el mismo.
◾ Colaboración Humano-Robot: Equipado con retroalimentación de fuerza sensible; se detiene instantáneamente cuando se alcanza un umbral de fuerza preestablecido, permitiendo una cooperación segura entre humanos y robots, incluso sin barreras de seguridad en algunos escenarios.
2. Tendencias en sistemas de alimentación para accionamientos de motor en robots colaborativos
Los robots integran múltiples elementos funcionales, como conectividad, percepción visual, sensores de posición y control de motor, basándose en sus aplicaciones y funciones. También incorporan varios subsistemas de alimentación eléctrica, incluyendo conversión CA-CC, gestión de baterías, conversión CC-CC, convertidores multiphase, sensores y controladores de motor. Entre estos, el sistema de accionamiento del motor es el núcleo de los robots colaborativos, siendo principalmente responsable del control preciso del movimiento de las articulaciones y del suministro de energía.
Los sistemas de transmisión tradicionales han dependido durante mucho tiempo de soluciones de 12V. El auge de los sistemas de 48V surge del hecho de que 48V es el voltaje seguro más alto universalmente reconocido. En comparación con dispositivos alimentados directamente por la red eléctrica, los ingenieros de hardware pueden simplificar el diseño de protección del sistema, reducir el tamaño del producto y, por ende, disminuir su peso, costo y pérdidas de energía. Los motores alimentados directamente a 48V suelen ser más pequeños, lo que permite articulaciones más compactas y ligeras, mejorando la eficiencia energética, la destreza y la fiabilidad, al tiempo que se reduce el peso y los costos. Esto abre nuevas posibilidades para aplicaciones robóticas y acelera la automatización industrial.
3. Selección del Inductor para Sistemas de Alimentación de Motores de 48V
Los inductores son componentes críticos en los sistemas de alimentación de 48V para motores, utilizados principalmente en convertidores DC-DC (por ejemplo, circuitos Buck, Boost y Buck-Boost). Sus funciones principales incluyen almacenamiento de energía, filtrado, supresión de interferencias y garantizar la estabilidad del sistema. La selección de inductores de baja pérdida, alta corriente de saturación y alta corriente nominal puede mejorar significativamente la eficiencia y estabilidad del sistema. Además, los inductores ofrecen una robusta supresión de EMI, reduciendo la interferencia del ruido de conmutación de los convertidores DC-DC sobre otros circuitos sensibles.
En los sistemas de potencia de 48V, el rendimiento del inductor impacta directamente en la estabilidad, eficiencia y confiabilidad del sistema. Por lo tanto, seleccionar el inductor correcto es crucial para los ingenieros de hardware. Los parámetros clave deben equilibrarse cuidadosamente, incluyendo el valor de inductancia, corriente de saturación, resistencia DC y frecuencia de operación.
Parámetros Clave para la Selección del Inductor:
◾ Inductancia: Determina la magnitud de la corriente de rizado y la capacidad de almacenamiento de energía. Valores adecuados de inductancia suavizan el rizado de corriente y mejoran la estabilidad del sistema.
◾ Corriente de Saturación: La corriente DC en la cual el núcleo magnético se satura. Seleccionar materiales con altos puntos de saturación y excelente estabilidad térmica asegura una operación estable.
◾ Resistencia DC (DCR): Una RDC más baja reduce las pérdidas de potencia y mejora la eficiencia. Las estructuras monolíticas de alambre plano equilibran una baja RDC con alta densidad de potencia.
◾ Frecuencia de operación: Con la adopción de semiconductores de banda prohibida amplia (SiC, GaN), las frecuencias de conmutación han aumentado hasta el rango de MHz. Los inductores de potencia de alta frecuencia, compactos y de alta corriente son esenciales para una operación eficiente y estable del sistema.
4. Codaca Soluciones de Inductores
Mediante I+D independiente e innovación tecnológica, CODACA ofrece una completa gama de soluciones de inductores para sistemas de alimentación de motores de 48V en robots colaborativos, apoyando así el avance de la automatización industrial. La empresa proporciona diversas categorías y modelos de productos, cada uno con características eléctricas únicas para satisfacer los altos requisitos de rendimiento de estos sistemas.
4.1 Inductores de potencia de alta corriente
Utiliza núcleos de polvo magnético con bobinados de alambre plano, con características como alta corriente de saturación, baja pérdida, alta eficiencia de conversión y amplio rango de temperatura de operación. Ideal para convertidores DC-DC de 48V que requieren alta corriente, baja pérdida y alta densidad de potencia.
4.2 De las partidas de los tipos utilizados en el cálculo de la carga
Moldeado a partir de materiales de núcleo en polvo de bajas pérdidas con una estructura totalmente blindada, ofrece una fuerte resistencia a la interferencia electromagnética (EMI), baja resistencia de corriente continua (DC), alta capacidad de corriente y bajas pérdidas en el núcleo. Cumple con los requisitos del sistema en cuanto a tamaño compacto, alta corriente y un desempeño robusto frente a interferencias electromagnéticas.
4.3 Inductores de potencia SMD
Incorporan núcleos magnéticos de alta frecuencia y bajas pérdidas, lo que resulta en mínimas pérdidas de alta frecuencia. Su tamaño compacto se adapta al montaje de alta densidad, y el diseño con blindaje magnético proporciona una fuerte resistencia a la interferencia electromagnética (EMI), haciéndolos ideales para sistemas de alimentación compactos y de alto rendimiento.
A medida que los robots colaborativos se expanden en diversos sectores, el rendimiento y la confiabilidad de sus sistemas de potencia de motor a 48V se vuelven cada vez más críticos. La selección cuidadosa de inductores, considerando la inductancia, corriente de saturación, resistencia de corriente continua y frecuencia de operación, garantiza una operación estable, eficiente y de alto rendimiento. Con soluciones innovadoras de proveedores como CODACA, los robots colaborativos pueden alcanzar una mayor eficiencia energética, precisión y confiabilidad, impulsando la próxima ola de automatización industrial y fabricación inteligente.