Selección de motores robóticos: cómo elegir el motor adecuado

Elegir el motor adecuado para un robot no consiste simplemente en buscar el motor con el mayor par o la mayor velocidad, sino en adaptar el motor a los requisitos de carga, movimiento, potencia, mecánicos, de control y térmicos del robot.

En un sistema robótico, la selección del motor afecta mucho más que a la capacidad del robot para moverse. El motor seleccionado influye en la velocidad de las articulaciones, la capacidad de carga útil, la precisión de posicionamiento, la eficiencia energética, la estabilidad térmica, la integración mecánica y la fiabilidad a largo plazo.

El enfoque más fiable consiste en comenzar con los requisitos reales de funcionamiento del robot y trabajar sistemáticamente hasta determinar las especificaciones del motor, en lugar de elegir primero un motor de un catálogo.

Esta guía explica cómo elegir un motor para robots paso a paso, desde la definición de la aplicación y el cálculo del par hasta la selección de la velocidad, la potencia, la relación de reducción, la arquitectura del motor, la realimentación, el rendimiento térmico y las interfaces de control.

Define los requisitos de tu robot antes de elegir un motor

El primer paso para elegir un motor para robots es definir exactamente qué debe mover el robot, con qué rapidez debe hacerlo y en qué condiciones de funcionamiento debe trabajar.

Antes de comparar motores, determina el tipo de robot, la carga útil, la masa en movimiento, la configuración de las articulaciones o ruedas, el rango de movimiento requerido, la aceleración, el tiempo de funcionamiento, el espacio de instalación disponible, la fuente de alimentación y los requisitos de control.

Las diferentes arquitecturas robóticas generan requisitos de motor muy distintos, por lo que la primera decisión debe basarse en la aplicación y no en el motor en sí.

Por ejemplo, un robot móvil con ruedas puede priorizar la velocidad continua y la eficiencia, mientras que un robot cuadrúpedo puede requerir un alto par máximo, una respuesta rápida y un control preciso del par. Una articulación humanoide puede poner mayor énfasis en la densidad de par, la integración compacta, el rendimiento térmico y la retroaccionabilidad.

Para una comparación más amplia de cómo las estructuras robóticas afectan a los requisitos del motor, consulta Legged Robots vs Wheeled Robots: Design, Performance, and Motor Requirements Comparison.

Factores clave que debes considerar al elegir un motor para robots

Calcula la carga y el par requerido

El par requerido por el motor está determinado por la carga del robot, el brazo de palanca, la aceleración, la fricción y las pérdidas mecánicas.

El par suele ser la primera especificación importante que debe calcularse, porque un motor que no puede generar suficiente par no puede compensar esta deficiencia mediante una mayor velocidad o un mejor control.

Para una carga estática simple, el par puede estimarse mediante:

T = F × r

donde:

T = par en N·m

F = fuerza aplicada en N

r = distancia perpendicular desde el eje de rotación en m

Por ejemplo, si una articulación experimenta una carga de 300 N con un brazo de palanca de 0,2 m:

T = 300 × 0.2 = 60 N·m

Este es solo un punto de partida simplificado, porque las articulaciones robóticas reales experimentan cargas dinámicas y mecánicas adicionales.

• Calcula el par estático

El par estático representa el par necesario para soportar la carga cuando el mecanismo está detenido o se mueve a velocidad constante.

La gravedad es especialmente importante en las articulaciones orientadas verticalmente, porque el par requerido cambia con el ángulo de la articulación y con la posición del centro de masa del robot.

Por ejemplo, en robots humanoides, las articulaciones de la cadera, la rodilla y el hombro pueden experimentar un par gravitacional considerable dependiendo de la postura y de la carga útil.

• Calcula el par dinámico

El par dinámico debe añadirse cuando el robot necesita acelerar o desacelerar su propia masa en movimiento o una carga útil externa.

El par dinámico puede aproximarse mediante:

T = J × α

donde:

J = momento de inercia rotacional

α = aceleración angular

El movimiento dinámico es especialmente importante para robots cuadrúpedos, robots humanoides, brazos robóticos y otros sistemas que aceleran, desaceleran, saltan, trepan o cambian de dirección con frecuencia.

En aplicaciones cuadrúpedas, el par, el par máximo, la velocidad de respuesta, la relación de reducción y la densidad de par influyen directamente en el rendimiento del movimiento dinámico. Puedes consultar una explicación más detallada en Which Parameters Matter for Quadruped Robot Motors? From “Able to Move” to “High-Performance Motion”.

• Ten en cuenta la fricción y las pérdidas mecánicas

El cálculo final del par debe incluir la fricción, las pérdidas de transmisión, la resistencia de los rodamientos y otras pérdidas mecánicas, en lugar de utilizar únicamente la carga teórica.

Un modelo simplificado puede expresarse como:

T_total = T_static + T_dynamic + T_friction + T_loss

La ecuación real depende de la estructura mecánica del robot y del sistema de transmisión, pero el principio es el mismo: el motor debe proporcionar el par requerido por todo el mecanismo, no solo por la carga externa.

• Aplica un factor de seguridad adecuado

El par calculado debe multiplicarse por un factor de seguridad apropiado para la aplicación, con el fin de tener en cuenta las variaciones de carga, las incertidumbres del modelo, los impactos y las condiciones transitorias de funcionamiento.

Por ejemplo:

T_required = T_calculated × Safety Factor

El factor de seguridad adecuado depende de la aplicación, la incertidumbre de la carga, la estrategia de control, el diseño mecánico y las cargas de impacto previstas, por lo que no debe considerarse como un valor fijo universal.

Para una explicación más detallada de los requisitos de par continuo y par máximo en las articulaciones robóticas, consulta How to Choose the Right Robot Joint Motor: Torque, Speed & Integration Explained. La guía destaca que el par continuo y el par máximo representan diferentes requisitos de funcionamiento y ambos deben tenerse en cuenta durante la selección.

Determina la velocidad de salida requerida

La velocidad requerida del motor debe determinarse a partir del movimiento de salida real del robot y no de las RPM máximas del motor sin carga.

Para una articulación rotativa, el valor clave es la velocidad de salida requerida en la articulación, la rueda o el mecanismo.

Si un motor está conectado a una caja reductora:

Output Speed = Motor Speed ÷ Gear Ratio

Por ejemplo, si un motor funciona a 6.000 RPM y la velocidad requerida de la articulación es de 120 RPM:

Gear Ratio = 6,000 ÷ 120 = 50:1

Esto significa que, según esta relación simplificada, la transmisión necesita una relación de reducción de aproximadamente 50:1.

• La velocidad del motor y la velocidad de salida son especificaciones diferentes

Un motor de altas RPM no es automáticamente adecuado para un robot de alta velocidad, porque la velocidad final de salida depende de la relación de transmisión y del punto de funcionamiento.

Un motor puede tener una alta velocidad sin carga, pero funcionar a una velocidad inferior cuando genera un par significativo.

Por lo tanto, la selección del motor debe considerar su región real de funcionamiento par-velocidad en lugar de comparar únicamente las RPM máximas.

• Considera la aceleración y la respuesta

El robot debe disponer de suficiente capacidad de respuesta del motor y del actuador para alcanzar la velocidad requerida dentro del tiempo de aceleración deseado.

Esto es especialmente importante para robots dinámicos, porque la capacidad de cambiar rápidamente de velocidad puede afectar al equilibrio, el control de la marcha, la evitación de obstáculos y la calidad del movimiento.

Calcula la potencia requerida del motor

La potencia del motor depende tanto del par como de la velocidad de rotación, por lo que ambos parámetros deben evaluarse conjuntamente al dimensionar un motor.

La potencia mecánica puede calcularse mediante:

P = T × ω

donde:

P = potencia mecánica en vatios

T = par en N·m

ω = velocidad angular en rad/s

Para la velocidad de rotación expresada en RPM:

ω = 2πn / 60

donde n es la velocidad de rotación en RPM.

Esta relación explica por qué un motor con un par elevado a una velocidad muy baja no necesariamente tiene una potencia mecánica elevada.

Los requisitos de potencia son especialmente importantes cuando el robot realiza movimientos repetitivos a alta velocidad, sube pendientes, acelera rápidamente o funciona continuamente bajo carga.

La potencia eléctrica requerida por la batería o la fuente de alimentación también será superior a la potencia mecánica de salida, porque el motor, el controlador, la caja reductora y otros componentes presentan pérdidas de eficiencia.

Selecciona la relación de reducción adecuada

La relación de reducción adecuada debe equilibrar el par de salida, la velocidad de salida, la eficiencia, la inercia y la retroaccionabilidad, en lugar de maximizar únicamente el par.

La relación básica es:

Gear Ratio = Motor Speed ÷ Required Output Speed

Aumentar la relación de reducción generalmente incrementa el par de salida disponible y reduce la velocidad de salida.

Sin embargo, el par de salida real también depende de la eficiencia de la transmisión:

T_output ≈ T_motor × Gear Ratio × η

donde η representa la eficiencia de la transmisión.

• Relaciones de reducción más altas

Una relación de reducción más alta resulta útil cuando la aplicación necesita un mayor par de salida a partir de un motor que funciona a una velocidad relativamente alta.

Esta configuración es común en aplicaciones donde el par elevado es más importante que la alta velocidad de salida.

Sin embargo, una relación de reducción elevada también puede aumentar las pérdidas de transmisión, la inercia reflejada y la resistencia a la retroconducción, dependiendo de la arquitectura de transmisión.

• Relaciones de reducción más bajas

Una relación de reducción más baja puede proporcionar una mayor velocidad de salida y mejorar la capacidad de respuesta y la retroaccionabilidad, dependiendo del diseño de la transmisión.

Esto es especialmente relevante para robots dinámicos cuyas articulaciones deben responder rápidamente a fuerzas externas y ajustar continuamente su movimiento.

Elige la arquitectura de motor adecuada

Una vez definidos los requisitos de par, velocidad, potencia y transmisión, el siguiente paso es seleccionar la arquitectura de motor que mejor se adapte a los requisitos mecánicos y de control del robot.

El objetivo en esta etapa no es elegir el motor con las especificaciones más altas, sino determinar qué arquitectura proporciona el equilibrio adecuado entre rendimiento, integración, control y complejidad del sistema.

• Motores BLDC

Los motores BLDC se utilizan ampliamente en robótica porque ofrecen alta eficiencia, alta velocidad, una larga vida útil y buena compatibilidad con la conmutación electrónica y el control en lazo cerrado.

Son adecuados para aplicaciones que van desde robots móviles y brazos robóticos hasta gimbals, actuadores y otros sistemas de movimiento.

Para una introducción a sus principios de funcionamiento y características, consulta What is a BLDC Motor.

• Motores QDD

Los motores QDD están diseñados para proporcionar una alta densidad de par y una retroaccionabilidad relativamente elevada mediante la combinación de un motor de alto par con un mecanismo de reducción de baja relación.

Esta arquitectura es especialmente relevante para robots humanoides y cuadrúpedos dinámicos, donde el control del par, la capacidad de respuesta y la flexibilidad mecánica son importantes.

Para conocer los criterios de selección, consulta How to Choose QDD Actuators? Key Metrics and Application Considerations.

• Motores de par sin carcasa (Frameless Torque Motors)

Los motores de par sin carcasa son útiles cuando el motor debe integrarse directamente en una articulación compacta y personalizada en lugar de instalarse como un motor convencional encapsulado.

Un motor frameless normalmente proporciona los componentes electromagnéticos sin una carcasa, eje o sistema de rodamientos convencional, lo que permite a los ingenieros diseñar la estructura mecánica circundante alrededor del motor.

Esta arquitectura puede resultar atractiva cuando son importantes el aprovechamiento del espacio, la densidad de par, la integración de un eje hueco o una geometría de articulación personalizada.

Consulta 2026 Frameless Torque Motors for Robotics Selection Guide para obtener un marco de selección más detallado.

• Actuadores robóticos integrados

Los actuadores integrados combinan varios componentes del sistema de movimiento en una sola unidad para reducir la complejidad de integración y simplificar el desarrollo del robot.

Dependiendo del diseño, un actuador integrado puede combinar un motor, una caja reductora, un encoder, un controlador y otros componentes electrónicos de control.

Este enfoque puede reducir el cableado, el trabajo de integración mecánica y la complejidad del desarrollo, aunque la contrapartida es que los ingenieros pueden tener menos libertad para optimizar cada componente de forma independiente.

Para una comparación más amplia, consulta Integrated Robotic Actuators vs. Conventional Motors: The Future of Motion in Robotics.

Comprueba el tamaño, el peso y la densidad de par del motor

El motor seleccionado debe proporcionar el rendimiento requerido sin superar las limitaciones de tamaño y peso disponibles en el robot.

Un motor que cumple los requisitos de par y velocidad, pero que es demasiado grande o pesado, puede seguir siendo inadecuado para el robot final.

Esto es especialmente importante para robots humanoides, cuadrúpedos, drones, exoesqueletos y otros sistemas en los que la masa del actuador afecta directamente a la dinámica general del sistema.

• Evalúa la densidad de par

La densidad de par mide cuánto par puede proporcionar un actuador en relación con su masa o volumen y es uno de los parámetros más importantes para los sistemas robóticos ligeros.

Una métrica simplificada basada en la masa es:

Torque Density = Torque ÷ Motor Mass

Una mayor densidad de par puede ayudar a reducir la masa del actuador manteniendo la capacidad de articulación requerida.

Sin embargo, la densidad de par no debe evaluarse de forma aislada, porque el rendimiento térmico, la eficiencia, la durabilidad y la calidad del control también afectan al rendimiento en condiciones reales.

• Comprueba la integración mecánica

El diámetro del motor, la longitud, el patrón de montaje, la geometría del eje, el recorrido de los cables, las dimensiones de la caja reductora y las vías de refrigeración deben adaptarse a la arquitectura mecánica del robot.

Un motor que no pueda montarse correctamente o disipar el calor dentro de la articulación debe descartarse, incluso si sus especificaciones eléctricas parecen atractivas.

Selecciona el encoder y el sistema de realimentación

El encoder debe seleccionarse de acuerdo con la precisión de posición requerida por el robot, la realimentación de velocidad, el control del par y la arquitectura general de control.

Los encoders proporcionan la realimentación necesaria para el control de movimiento en lazo cerrado, permitiendo al controlador determinar la posición del motor o de la articulación y ajustar la salida en consecuencia.

El rendimiento requerido del encoder depende de la aplicación.

Un sistema de posicionamiento sencillo puede no necesitar la misma capacidad de realimentación que una articulación humanoide que realiza un control dinámico del par.

• Realimentación de posición

La realimentación de posición determina con qué precisión el sistema de control puede medir la posición del motor o de la articulación.

Una mayor resolución puede mejorar la capacidad para detectar pequeños cambios de posición, pero una mayor resolución por sí sola no garantiza una mayor precisión del sistema, ya que también son importantes el juego mecánico, la flexibilidad, el montaje del sensor, el ancho de banda de control y la calidad de la señal.

• Arquitecturas con uno o dos encoders

La arquitectura del encoder debe elegirse según si el sistema de control necesita realimentación del lado del motor, realimentación del lado de salida o ambas.

La detección en el lado del motor puede proporcionar información sobre la posición del motor, mientras que la detección en el lado de salida puede ayudar a tener en cuenta el comportamiento de la transmisión entre el motor y la salida final de la articulación.

Para una explicación más detallada, consulta How Encoder Architecture Shapes Robot Joint Performance: Single vs Dual Encoder Systems.

• Evalúa la retroaccionabilidad

La retroaccionabilidad adquiere especial importancia cuando un robot debe responder de forma natural a fuerzas externas o realizar movimientos flexibles y sensibles a la fuerza.

Una articulación con alta retroaccionabilidad permite que las fuerzas externas aplicadas a la salida muevan el motor con mayor facilidad, lo que puede ser útil en robots humanoides, cuadrúpedos, exoesqueletos, robots colaborativos y sistemas controlados por fuerza.

Sin embargo, una mayor retroaccionabilidad no siempre es mejor.

Una transmisión con alta retroaccionabilidad puede proporcionar una mejor interacción con las fuerzas, pero también puede dificultar el mantenimiento de una posición frente a cargas externas sin un control activo.

Por lo tanto, la retroaccionabilidad debe evaluarse junto con:

• Relación de reducción

• Eficiencia de transmisión

• Fricción

• Inercia

• Capacidad de control del par

• Requisitos de la aplicación

El objetivo correcto no es maximizar la retroaccionabilidad, sino alcanzar el nivel adecuado de respuesta mecánica para la aplicación.

Comprueba el rendimiento térmico y el ciclo de trabajo

Un motor debe ser capaz de soportar continuamente la carga de funcionamiento real del robot sin superar sus límites térmicos.

Uno de los errores más comunes al seleccionar un motor es elegirlo basándose únicamente en su par máximo o máximo pico.

Un motor puede generar un par máximo elevado durante un periodo corto, pero puede no ser capaz de mantener ese par de forma continua.

• Par nominal frente a par máximo

El par nominal representa una capacidad de funcionamiento sostenible, mientras que el par máximo representa una capacidad de salida durante un periodo corto.

El par nominal es importante para cargas que deben mantenerse durante largos periodos, mientras que el par máximo adquiere importancia durante la aceleración, los saltos, la recuperación tras impactos, la subida de pendientes u otros eventos dinámicos.

Por lo tanto, ambos valores deben evaluarse por separado en lugar de considerar el par máximo como la capacidad normal de funcionamiento.

• Considera el ciclo de trabajo

El dimensionamiento del motor debe considerar cuánto tiempo funciona el motor en cada nivel de par, en lugar de evaluar únicamente la carga máxima.

Un motor que funciona continuamente con un par moderado puede generar más estrés térmico que un motor que produce un par mucho mayor durante solo una fracción de segundo.

Los principales factores térmicos incluyen:

• Par continuo

• Corriente continua

• Corriente máxima

• Duración del funcionamiento

• Duración del descanso

• Temperatura ambiente

• Método de refrigeración

• Entorno de instalación

• Eficiencia de la caja reductora

Por lo tanto, la validación térmica es una parte esencial de la selección final del motor y no una comprobación opcional que deba realizarse después de haber elegido el motor.

Comprueba la compatibilidad entre el motor, el controlador y el sistema de control

El motor, el controlador, el encoder, la fuente de alimentación y el controlador principal deben ser compatibles tanto eléctrica como lógicamente antes de considerar que el motor es adecuado.

Los parámetros importantes incluyen:

• Tensión de alimentación

• Corriente continua

• Corriente máxima

• Configuración de las fases del motor

• Interfaz del encoder

• Interfaz de comunicación

• Modo de control

• Protocolo de realimentación

• Potencia nominal del controlador

• Compatibilidad con el controlador principal

Un motor con un rendimiento mecánico suficiente puede seguir fallando a nivel del sistema si su controlador no puede proporcionar la corriente requerida o si su interfaz de comunicación no coincide con la del controlador del robot.

El controlador también es una parte importante del sistema de movimiento, porque determina cómo se convierte la energía eléctrica en un movimiento del motor controlado.

Para obtener más información, consulta How Does the Driver Board Affect Robot Motor Performance and Efficiency?

Para obtener una visión más amplia de cómo interactúan el motor, el controlador, el sistema de control y la fuente de alimentación, consulta Robotics Power System: How Does It Work?

Valida el motor frente al sistema robótico completo

El motor final debe validarse considerando conjuntamente el par, la velocidad, la potencia, el tamaño, el peso, el rendimiento térmico, la realimentación, el control y la integración mecánica como un sistema completo.

En esta etapa, los ingenieros deben crear una lista de motores candidatos y comparar sus especificaciones bajo las mismas condiciones de funcionamiento.

Una comparación útil debe incluir:

Esta comparación a nivel de sistema evita que los ingenieros seleccionen un motor basándose en una única especificación atractiva mientras pasan por alto otro parámetro que podría limitar el rendimiento real del robot.

Ejemplo práctico: selección de un motor para la articulación del hombro de un robot humanoide

La selección de un motor para la articulación del hombro de un robot humanoide debe comenzar con la masa total del brazo, la carga útil, el brazo de palanca, la velocidad requerida de la articulación y los requisitos de movimiento dinámico. Estos factores pueden utilizarse para realizar el cálculo inverso y determinar el par requerido del actuador y la velocidad de salida.

En un sistema simplificado de extremidad superior humanoide, la articulación principal de inclinación del hombro, denominada Joint 1, mueve todo el brazo situado aguas abajo, incluidos los demás actuadores de las articulaciones, los elementos estructurales y la carga útil del efector final. Como resultado, Joint 1 puede experimentar un par gravitacional considerable cuando el brazo está completamente extendido.

Supongamos que el sistema tiene los siguientes parámetros:

• Masa total del brazo situado aguas abajo: 2.8 kg

• Distancia desde el centro de masa del brazo hasta el eje de Joint 1: 0.32 m

• Carga útil del efector final: 2.0 kg

• Distancia desde la carga útil hasta el eje de Joint 1: 0.65 m

• Velocidad requerida de la articulación: 120 RPM

• Tensión del sistema: 48 V DC

• Factor de seguridad: 1.35

Paso 1: Calcula el par gravitacional estático

El par gravitacional máximo en Joint 1 se produce cuando el brazo está completamente extendido en posición horizontal.

El par gravitacional generado por el propio brazo es:

T_arm = m_arm × g × r_arm

Sustituyendo los valores proporcionados:

T_arm = 2.8 × 9.81 × 0.32 ≈ 8.79 N·m

El par gravitacional generado por la carga útil del efector final es:

T_load = m_load × g × r_load

Sustituyendo los valores:

T_load = 2.0 × 9.81 × 0.65 ≈ 12.75 N·m

Por lo tanto, el requisito de par estático simplificado para Joint 1 es:

T_static = 8.79 + 12.75 = 21.54 N·m

En otras palabras, sin considerar la aceleración dinámica ni las pérdidas mecánicas, la articulación del hombro necesita proporcionar aproximadamente 21.5 N·m de par estático de mantenimiento para mantener el brazo completamente extendido en posición horizontal.

Paso 2: Considera los requisitos de movimiento dinámico

Un robot humanoide no permanece inmóvil durante el funcionamiento normal. La articulación del hombro debe acelerar, desacelerar y cambiar de dirección repetidamente, por lo que el requisito real de par será superior al par gravitacional por sí solo.

El par dinámico puede estimarse a partir del momento de inercia rotacional y de la aceleración angular del brazo:

T_dynamic = J × α

donde J es el momento de inercia rotacional del brazo y la carga útil respecto al eje de Joint 1, y α es la aceleración angular de la articulación.

En un diseño robótico real, el cálculo también debe tener en cuenta la eficiencia de la transmisión, la fricción de los rodamientos, las pérdidas de los engranajes y las cargas transitorias generadas durante los movimientos rápidos.

Por lo tanto, 21.54 N·m debe considerarse el requisito estático de referencia y no el valor final para dimensionar el motor.

Para un brazo humanoide de alto rendimiento, el par máximo real debe determinarse a partir del perfil de movimiento completo, incluida la aceleración y desaceleración requeridas.

Paso 3: Aplica un factor de seguridad

Para tener en cuenta las variaciones de carga, las condiciones transitorias y las incertidumbres del cálculo simplificado, se puede aplicar un factor de seguridad al requisito de par estático.

Suponiendo un factor de seguridad de 1.35:

T_required = T_static × SF

Por lo tanto:

T_required = 21.54 × 1.35 ≈ 29.08 N·m

Esto proporciona un par de diseño simplificado de aproximadamente 29.1 N·m.

Este valor está destinado a este ejemplo y no debe sustituir un análisis dinámico completo en un diseño real de robot humanoide. Si el brazo debe acelerar rápidamente, el par máximo todavía debe calcularse en función del momento de inercia rotacional y la aceleración angular reales.

La selección del motor también debe evaluar por separado el par continuo y el par máximo. Un motor que supera los 29.1 N·m de par máximo no es necesariamente adecuado si no puede soportar continuamente la carga estática sin superar sus límites térmicos.

Paso 4: Determina la velocidad de salida y la relación de reducción requeridas

Supongamos que Joint 1 requiere una velocidad de salida objetivo de 120 RPM.

Si el motor funciona aproximadamente a 1.080 RPM, la relación de reducción teórica es:

Gear Ratio = Motor Speed ÷ Output Speed

Por lo tanto:

Gear Ratio = 1,080 ÷ 120 = 9:1

Para un actuador de accionamiento cuasi directo (QDD), una relación de reducción relativamente baja puede proporcionar un alto par de salida manteniendo una buena capacidad de respuesta y retroaccionabilidad.

Sin embargo, la relación de reducción real debe evaluarse conjuntamente con la velocidad del motor, el par de salida, la eficiencia de la transmisión, la inercia reflejada, el juego mecánico y la retroaccionabilidad.

Paso 5: Compara los actuadores candidatos

Según los cálculos anteriores, Joint 1 requiere aproximadamente 21.5 N·m de par estático de mantenimiento y una reserva de par dinámico superior a 29.1 N·m bajo las condiciones de diseño simplificadas.

Para una aplicación de hombro humanoide, los actuadores candidatos deben compararse en función de su par continuo, par máximo, velocidad de salida, relación de reducción, peso, dimensiones, configuración del encoder y arquitectura de control.

Por ejemplo, el CubeMars AK10-9 V3.0 utiliza una arquitectura QDD de 9:1 y proporciona hasta 53 N·m de par máximo, lo que supera el requisito de diseño de par máximo de aproximadamente 29.1 N·m de este ejemplo simplificado.

Sin embargo, su par nominal de 18 N·m es inferior al requisito de par estático calculado de 21.54 N·m. Por lo tanto, no debe seleccionarse únicamente porque su par máximo cumpla el requisito.

La aplicación real requeriría una evaluación adicional del ciclo de trabajo continuo, el rendimiento térmico, la postura del robot, el perfil de par dinámico y las condiciones de refrigeración.

Esto ilustra un principio importante en la selección de motores para robots: el par máximo indica la capacidad dinámica a corto plazo, mientras que el par nominal o continuo determina si el actuador puede mantener una carga durante un periodo prolongado. Ambos deben evaluarse por separado.

Paso 6: Comprueba los requisitos de tamaño, peso y realimentación

Para una articulación de hombro humanoide, el motor no solo debe cumplir los requisitos de par y velocidad, sino también encajar en el espacio mecánico disponible y dentro del presupuesto de peso.

Añadir masa al actuador puede aumentar la carga que deben soportar el hombro y las articulaciones situadas aguas arriba, creando un ciclo de retroalimentación en el diseño mecánico. Un actuador más pesado puede requerir un mayor par de otras articulaciones, lo que a su vez puede aumentar el tamaño y el peso necesarios de sus actuadores.

Por lo tanto, los actuadores candidatos deben compararse en función de varios parámetros:

• Densidad de par

• Peso del actuador

• Dimensiones generales

• Configuración del eje de salida

• Relación de reducción

• Configuración del encoder

• Retroaccionabilidad

• Rendimiento térmico

• Interfaz de comunicación

• Compatibilidad del controlador

En los robots humanoides en particular, una alta densidad de par puede ayudar a reducir el peso del actuador manteniendo el rendimiento requerido de la articulación. Un brazo más ligero también reduce el momento de inercia rotacional de la extremidad superior, lo que puede mejorar la capacidad de respuesta dinámica y reducir el par necesario durante la aceleración.

Resumen

El mejor motor para robots no es el motor con el mayor par, la mayor velocidad o la mayor potencia nominal, sino el motor que proporciona la combinación adecuada de rendimiento, integración, eficiencia, control y fiabilidad para el sistema robótico completo.

Un proceso de selección fiable comienza con la aplicación y no con el catálogo de productos.

La secuencia clave es:

Robot Requirements → Load → Torque → Speed → Power → Gear Ratio → Motor Architecture → Size & Weight → Feedback → Backdrivability → Thermal Performance → Driver Compatibility → System Validation

Seguir esta secuencia ayuda a los ingenieros a evitar sobredimensionar el motor, pasar por alto las limitaciones térmicas, elegir una relación de transmisión inadecuada o descubrir problemas de integración mecánica en una fase avanzada del desarrollo.

Para los ingenieros que comparan actuadores robóticos de alto rendimiento, el siguiente paso consiste en evaluar las ventajas y desventajas entre motores frameless, actuadores QDD, actuadores integrados y otras arquitecturas de motor según los requisitos específicos del robot.

Por lo tanto, un motor no debe seleccionarse como un componente aislado, sino como parte del sistema completo de movimiento robótico.