Un investigador vasco logra reducir el consumo de las articulaciones de los robots en un 40%

Los robots se utilizan cada vez más en los procesos industriales por su capacidad de realizar tareas repetitivas de manera precisa y fiable. Actualmente, se utilizan controladores digitales para impulsar los motores de sus articulaciones, que son difíciles de programar y desarrollar.

Ahora, Unai Ugalde Olea, profesor del departamento de Tecnología Electrónica de la UPV/EHU, ha analizado la forma de propulsar esos sistemas o robots con una mayor eficiencia energética, y ha comprobado en laboratorio que en algunos casos el consumo de energía se puede reducir hasta en un 40%. El estudio ha sido publicado en la revista Control Engineering Practice.

"Imaginemos, por un momento, el brazo de un robot que se lleva a la boca una taza de café una y otra vez. La articulación de ese brazo robótico necesita cierta flexibilidad, y un motor eléctrico, que propulse los movimientos ascendentes y descendentes. Así pues, hay que mandarle unas órdenes al motor, para que esa articulación realice los movimientos correspondientes", explica el investigador.

Los motores –añade– deben recibir órdenes constantemente. De hecho, "el motor debe saber en todo momento en qué ángulo debe estar su eje. Sin embargo, los controladores digitales actuales solo emiten órdenes en momentos concretos (en tiempo discreto); se puede decir que emiten órdenes por pulsaciones: primero una orden, luego una pequeña pausa, luego otra orden, otra pequeña pausa, y así sucesivamente", destaca.

En cambio, Ugalde ha realizado una nueva propuesta para ese intervalo de tiempo en el que no hay ninguna orden. “En este estudio hemos utilizado una función polinómica basada en dos valores (que corresponden a las dos últimas ordenes) para reconstruir de algún modo el proceso”, señala y ahí reside la novedad de la investigación”, añade.

Reconstrucción de orden fraccional

El trabajo ha tenido como objetivo estudiar y comprobar de un modo experimental las ventajas que conlleva tomar en cuenta ambas órdenes, la última y la antepenúltima. Cuando esa reconstrucción es lineal a pendiente constante y no plana, se denomina reconstrucción de orden fraccional (fractional-order reconstruction), y aunque es bien conocida, no se ha tenido muy en cuenta hasta ahora.

Ugalde ha comprobado que las reconstrucciones polinómicas o de orden fraccional pueden ser interesantes en articulaciones flexibles, como es el caso de los codos y las muñecas de los robots. De hecho, los ensayos de laboratorio han demostrado que “se reduce sensiblemente la energía que se necesita para propulsar los motores. En los casos ideales, esa reducción puede ser hasta de un 40%, sin perder precisión en el recorrido previsto”, indica Ugalde.

Esos ensayos se han efectuado en laboratorio, en un prototipo de pequeña escala, esto es, en condiciones ideales. “El próximo paso será comprobar si se puede conseguir un ahorro semejante a nivel industrial. De todas formas, aunque el ahorro fuera inferior, en vista del coste de la energía eléctrica, sería un avance importante”, concluye el investigador de la UPV/EHU.