Todos los aterrizajes en Marte son difíciles. Para el Perseverance Rover de la NASA, que aterrizará en Marte el 18 de febrero de 2021, será particularmente tenso.

Foto: NASA / JPL-Caltech

Con el paracaídas supersónico más grande jamás enviado a otro planeta, el primer helicóptero en el planeta rojo, el Ingenuity y el terreno más desafiante en Marte para el aterrizaje, este es un momento que no debe perderse.

El Dr. Carlos Bacigalupo, astrofísico y director de I+D de maxon en Australia, nos explica la compleja secuencia de aterrizaje.

La intensa fase de Entrada, Descenso y Aterrizaje, conocida como EDL, comienza cuando la nave llega a la cima de la atmósfera de Marte. Se necesitan aproximadamente siete minutos para ingresar a la atmósfera y aterrizar de manera segura en el suelo. Una señal de radio tarda 11 minutos en viajar 204 millones de kilómetros que hay desde la superficie de Marte a la Tierra, lo que provoca un retraso en las comunicaciones durante la EDL y se conoce como los «siete minutos del terror». Durante estos siete minutos, la nave reducirá la velocidad de forma autónoma desde unos 19.400 km/h cuando entra en la atmósfera marciana hasta unos 1,6 km/h en el momento del aterrizaje. Cuando la señal se envíe de regreso a los ingenieros del laboratorio JPL de la NASA, el Perseverance se habría estrellado o aterrizado de forma segura durante esos 4 minutos.

El Dr. Bacigalupo nos explica que los motores DC y brushless de maxon se utilizarán para numerosas y criticas tareas de misión. Ellos accionarán el pequeño brazo robótico en el rover moviendo las muestras de suelo de una estación a otra y para sellar y depositar los contenedores de muestras. También hay seis micromotores DC de 10 mm que se utilizan para controlar la inclinación de las palas del rotor del Ingenuity, que determina la dirección de vuelo.

Puede ver el video completo con toda la explicación del aterrizaje en Marte.

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¿Se pueden utilizar motores brushless a altas temperaturas?

Quienes estén familiarizados con el catálogo y las especificaciones técnicas de maxon se habrán dado cuenta de que existen temperaturas ambiente y de bobinado máximas especificadas para nuestros motores de corriente continua. La mayoría de los motores DC o brushless tienen una temperatura ambiente máxima entre 85⁰C y 100⁰C, y una temperatura máxima de bobinado entre 100⁰C y 125⁰C.

¿Por qué es esto?

En primer lugar, hay una diferencia entre la temperatura ambiente y la temperatura máxima del bobinado. El suministro de entrada se divide en voltaje (V) y corriente (A). El voltaje determina la velocidad y la corriente determina el par. Cuando está en uso, la corriente generará calor en el bobinado, por lo que cuando se especifica un motor eléctrico para funcionar a temperaturas ambiente elevadas, no se puede trabajar con tanta fuerza como si estuviera a temperaturas normales de taller; de lo contrario, se quemará.

¿Cuáles son los problemas que los motores DC o brushless llevan asociados con el calor?

Dentro del motor DC o brushless hay un circuito magnético generado por el imán permanente y el electroimán, el bobinado del motor. Tanto el imán permanente como el bobinado se ven afectados por el calor. Los imanes de neodimio comienzan a desmagnetizarse alrededor de los 160 ° C y se vuelven más débiles. Desafortunadamente, enfriar el motor no revierte el efecto; es una degradación permanente. El bobinado está revestido con un barniz aislante que proporciona estabilidad y aislamiento. A medida que la temperatura aumenta por encima de los 160 ° C, el barniz se ablanda y el bobinado se puede deformar, lo que provoca un roce que desgasta el aislamiento y provoca un cortocircuito y un fallo del motor. Los aumentos de temperatura muy altos pueden hacer que el barniz y el aislamiento se derritan, lo que de nuevo resulta en un cortocircuito. Los resultados son siempre los mismos; el motor de corriente continua queda dañado.

Motores brushless maxon de alta temperatura

No es sorprendente que haya entornos en los que la gente quiera usar motores brushless donde las temperaturas son más altas, por ejemplo, perforando el núcleo de la Tierra para obtener petróleo, gas o energía geotérmica, o actuadores de válvulas en motores de aviones. maxon dispone de una gama de motores brushless diseñados para estos entornos. La gama HD (Heavy Duty) sin escobillas puede funcionar en temperaturas ambiente de hasta 200⁰C con una temperatura máxima de bobinado de 240⁰C.

¿Cómo funcionan estos motores brushless a temperaturas tan altas?

Los imanes de los motores brushless maxon HD están fabricados con samario cobalto (SmCo). Los imanes de tierras raras de samario y cobalto pueden alcanzar temperaturas mucho más altas antes de que comiencen a desmagnetizarse. El alambre de cobre utilizado en el bobinado también tiene un aislamiento con clasificación de temperatura más alta. Finalmente, el barniz de impregnación está clasificado para una temperatura mucho más alta que asegura que el bobinado permanezca estable en todo el rango de temperatura de funcionamiento.

¿Por qué no hacer que todos los motores de corriente continua sean capaces de alcanzar temperaturas más altas?

No es fácil fabricar un motor brushless de alta temperatura; el aislamiento mejorado del cable de cobre es muy rígido, lo que dificulta mucho más el enrollado. Tampoco funciona con todos los patrones de bobinado. Otra razón es el precio, los materiales especializados cuestan más y por qué se querría un motor DC o brushless de precio más alto y especializado para una aplicación donde no se necesita.

En aplicaciones de gran volumen, maxon puede modificar motores DC o brushless estándar para proyectos en los que se necesitan temperaturas aún más altas si debido al rango limitado de HD, no hay un motor adecuado. maxon investigará la viabilidad de producir el bobinado y creará un lote de bobinados del tamaño de producción para garantizar que el cable tenga un rendimiento suficientemente alto. Finalmente, si el rendimiento es suficiente, se fabricarán motores eléctricos de muestra y se validará la especificación técnica.

¿Qué hacer cuando su aplicación supera los límites de la temperatura ambiente?

Póngase en contacto con su ingeniero de ventas de maxon. Le ayudaran a seleccionar el producto adecuado para su aplicación y su entorno.

Primero, le harán una serie de preguntas sobre la aplicación, qué velocidad y par de la salida, qué ciclo de trabajo tendrá el motor, que

alimentación tendrá. Luego analizarán el entorno, la temperatura, los golpes o vibraciones, etc. También le preguntaran sobre otras restricciones, como espacio, la masa, etc. Una vez recopilados todos los datos, examinarán las posibles opciones para proporcionar una solución.

Cuando hay altas temperaturas, se debe realizar un análisis térmico para asegurarnos de que el motor de corriente continua no se dañe durante su funcionamiento. Se analiza el perfil de velocidad y par durante el ciclo de trabajo en función de la temperatura ambiente específica. El software desarrollado por maxon proporciona información crucial, incluida la temperatura del bobinado. ¿Está alcanzando o pasando la temperatura máxima de bobinado? ¿Hay suficiente tiempo en el ciclo de trabajo para permitir que se enfríe? Después de varios ciclos, ¿permanece por debajo de la temperatura máxima de bobinado?

Con la experiencia de los ingenieros de maxon y las herramientas disponibles, obtendrá una solución que estamos seguros de que cumplirá con los requisitos.

© 2021 by maxon UK and Ireland

Todas las novedades en motores DC, brushless, reductores, encoder, electrónicas de control y mucho más en un mismo lugar.

Desafortunadamente este año, la pandemia de Covid-19 ha provocado la cancelación de prácticamente todas las ferias. Por este motivo, el fabricante de motores de corriente continua maxon ofrece un stand virtual a todos sus clientes y a cualquier persona interesada. En este lugar podrán descubrir todos los productos nuevos de maxon. Como por ejemplo el nuevo controlador multieje maestro MiniMACS6, motores brushless planos para robótica y motores DC y brushless de alto par. Incluso podrán encontrarse con el rover de Marte.

Video presentación de los nuevos productos que maxon ha lanzado al mercado durante este año.

¡Esperamos que disfrute!

La Universidad de Alcalá, una institución con gran tradición en el ámbito de la robótica educativa, pone en marcha un equipo para competir en torneos internacionales y cuenta con motores DC de maxon en el proyecto.

Un proyecto formado por estudiantes de ingeniería y profesores de la Escuela Politécnica Superior, cuyo objetivo principal es el desarrollo de robots autónomos de competición para el campeonato más prestigioso a nivel continental, Eurobot.

De esta manera, los primeros pueden desarrollarse y poner en práctica los conocimientos aprendidos en las aulas con el asesoramiento de sus docentes. maxon participa en este proyecto educativo como principal colaborador.

ORIGEN DEL PROYECTO

Desde hace más de quince años, la Universidad de Alcalá ha lanzado iniciativas para que sus alumnos compitan en torneos de robótica de alcance continental. Obteniendo grandes resultados en varias ediciones y organizando la fase de clasificación nacional, la Universidad se veía preparada para lanzar un nuevo proyecto con mayor implicación.

Todos estos esfuerzos y experiencias previas han tenido como resultado la creación de un grupo de innovación educativa en el que los alumnos son los que toman el rol y la iniciativa para aprender, un equipo de robótica, el UAH Robotics Team.

Una nueva generación de estudiantes que representan a las ramas de Ingeniería Industrial, Informática y Telecomunicaciones compaginan sus estudios de grado y máster con esta actividad.

Divididos en grupos de trabajo independientes e interconectados, organizan y realizan las tareas necesarias para crear dos robots accionados por motores de corriente continua de maxon que puedan competir en el torneo galo, celebrado en la ciudad de La Roche-sur-Yon, Pays de la Loire.

LA COMPETICIÓN

El objetivo final de los estudiantes es desarrollar robots autónomos que sean capaces de completar todas las tareas de la competición Eurobot. Este certamen, cuya primera edición data del año 1998, ha conseguido posicionarse como el más prestigioso a nivel europeo. En él participan universidades y asociaciones de robótica venidos desde todos los rincones del mundo.

Los equipos deben enfrentarse con sus robots en un campo de competición de 2×3 m, en el que los desafíos a realizar cambian cada año, acompañados de una correspondiente temática. Para las ediciones de 2020 y 2021, la temática escogida es Sail the World!, conmemorando el 500 aniversario de la primera circunnavegación realizada por Magallanes y Elcano. Un escenario marítimo donde destacan como tareas la recogida de vasos que representan boyas o la orientación en el campo mediante una veleta, la cual debe ser leída mediante los sensores de los robots.

Dadas las extraordinarias circunstancias que vivimos debido a la pandemia de COVID-19, la edición de 2020 será realizada a finales de octubre únicamente con equipos galos. Las restricciones de movilidad y la obligatoriedad de cuarentenas han propiciado la toma de esta decisión. Sin embargo, ya que la temática se mantiene para la edición del año 2021, la intención del UAH Robotics Team y de la Universidad de Alcalá es completar su trabajo y culminarlo con su participación en dicha edición.

MAXON COMO COLABORADOR

Desde la fundación del equipo en el año 2018, maxon ha sido el principal colaborador. Aportando tanto soporte técnico y formación, como material y componentes de gran importancia para el proyecto, como motores DC y drivers. Los motores DC RE40 con reductor planetario y encoder de maxon se encargan de la tracción del robot y son controlados por servocontroladores ESCON 70/10, este conjunto mueve al robot de manera suave y fiable durante la competición.

Los ingenieros de maxon se han desplazado hasta la Escuela en varias ocasiones para ofrecer jornadas de formación a los estudiantes del equipo, en las que se consiguió sacar el máximo partido a los motores DC y a los servocontroladores maxon a través del software ESCON Studio, consiguiendo uno de los robots más rápidos de la edición de 2019. Las futuras colaboraciones, jornadas de formación o asistencias se realizarán de manera remota para garantizar la seguridad tanto de los estudiantes como de los ingenieros de maxon.

El fruto de esta colaboración han sido 3 robots autónomos, el primero compitió en la edición del año 2019, cosechando un resultado satisfactorio para la Universidad de Alcalá. Los otros dos son los que el equipo está desarrollando para la edición que se celebrará en primavera del 2021 si las condiciones sanitarias lo permiten.

Para más información sobre el equipo, visita los perfiles @uahrobotics tanto en Twitter como en Instagram.