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Mecanismo

Mecanismo del manipulador: poleas, bandas, ejes y chumaceras, con el rodamiento de base

El mecanismo lleva el giro de los motores hasta cada articulación del brazo. Lo reduce, para ganar par, y lo reparte, para que dos motores montados uno junto al otro muevan eslabones distintos.

Una transmisión por bandas dentadas HTD3M, con sus poleas, ejes y soportes. Todo lo que gira en el brazo, salvo los motores y el gripper.

Piezas del mecanismo
PiezaFunción
Poleas HTD3M motricesVan en el eje de cada motor, a la salida del reductor
Poleas HTD3M conducidasMueven cada articulación; la relación con la motriz da la reducción
Bandas HTD3MTres: la de la base, una corta y una larga
EjesEl del hombro y los de las articulaciones
Chumaceras KFL08Sostienen los ejes contra la lámina; siete en el CAD
Rodamiento de base de 150 mmSobre él gira toda la base del brazo
Rodamientos 608Cuatro en el CAD

Cada eslabón lo mueve un NEMA 17 con reductor planetario 10:1, y sobre él la banda añade otro 2,5:1. La reducción compuesta es de 25:1, y es lo que permite alcanzar el par necesario con motores que ya estaban en el laboratorio.

Transmisión por articulación
ArticulaciónMotorBandaReducción total
Base (giro)NEMA 17 + planetario 10:1HTD3M, polea de 50 dientes, 1:110:1
Eslabón 1NEMA 17 + planetario 10:1HTD3M, 2,5:125:1
Eslabón 2NEMA 17 + planetario 10:1HTD3M, 2,5:125:1

Los dos motores de los eslabones van en paralelo y simétricos cerca de la base, no sobre las articulaciones que mueven: el peso queda abajo en lugar de cargar el extremo del brazo. El primero mueve directamente el eslabón 1. El segundo parte de la misma zona de eje, pero su polea gira libre sobre ese eje, sin unirse al eslabón 1, y desde ahí otra banda sube hasta la articulación superior. Así cada eslabón conserva su propia transmisión aunque los dos compartan la zona del eje.

El desacople no es total: al girar el eslabón 1, la banda larga arrastra la articulación superior. El firmware lo compensa moviendo a la vez el motor del eslabón 2, como se explica en Compensación mecánica de muñeca.

Los dos motores NEMA 17 en disposición simétrica en la base del manipulador
Los dos NEMA 17 en disposición simétrica, cada uno con su conjunto de poleas y bandas. La barra roscada inferior actúa de tensor común.

El camino del giro hasta el eslabón 2, el más largo del brazo: dos bandas y una polea libre en el eje del hombro.

  1. NEMA 17 + reductorplanetario 10:1
  2. Eje del reductor
  3. Polea motrizHTD3M
  4. Dientes HTD3M
  5. Banda cortaHTD3M
  6. Reducción 2,5:1
  7. Polea en el eje del hombrogira libre
  8. Eje del hombro
  9. Banda largaHTD3M, a lo largo del eslabón 1
  10. Polea de la articulación
  11. Eslabón 2articulación superior

Las chumaceras sostienen cada eje y evitan que roce directamente contra la lámina, lo que reduce fricción, desgaste y juego.

Detalle de una articulación con polea y chumacera
Articulación típica: polea sobre eje, chumaceras atornilladas a la lámina lateral.
Banda vertical que transmite el movimiento hacia el segundo eslabón
La banda larga que lleva el movimiento hasta la articulación superior.

El giro de todo el brazo lo genera un motor situado en la parte posterior, con reducción por polea y banda. Toda la base gira sobre el rodamiento de 150 mm.

Eje rotacional de la base del manipulador
El eje rotacional de la base, con su motor y su polea.

La tensión se resolvió con rodamientos montados sobre barra roscada, que funcionan como tensores. Sin ellos la banda deslizaba y aparecían holguras y vibración.

Tensor de banda con rodamiento sobre barra roscada
Tensor con rodamiento sobre barra roscada: la solución que corrigió el deslizamiento sin rediseñar la estructura.