Hola a todos, si alguna vez construyeron o programaron un robot, sabrán que el ruido puede ser un problema total, ya sea que estén probando un prototipo en su garaje, ejecutando una pequeña instalación industrial o incluso usando un robot de consumo en casa. La semana pasada, recibí un DM de un estudiante de robótica que estaba solucionando problemas en un robot móvil que construyeron con un chasis de plástico, y seguían lidiando con chirridos extraños que dificultaban el registro de los datos del sensor. Esa conversación me hizo pensar: soy proveedor de chasis de robot de aluminio y todo el tiempo me preguntan sobre los niveles de ruido en comparación con otros materiales. Hoy analizaré exactamente cuánto ruido se puede esperar de un chasis de robot de aluminio, por qué sucede y cómo se compara con otras piezas comunes de robots. Sin jerga sofocante, solo información real y práctica de alguien que trabaja con estas piezas todos los días.
En primer lugar, dejemos una cosa clara: el “ruido” aquí no es solo el fuerte pitido que emite su teléfono. Para los robots, el ruido se refiere tanto al sonido audible (lo que se puede oír) como a la vibración mecánica (el zumbido o traqueteo que se puede sentir en una mesa de trabajo o en el suelo), los cuales son muy importantes. El ruido audible puede resultar molesto para el uso en interiores y la vibración puede alterar la calibración del sensor, desgastar los engranajes más rápido e incluso causar problemas estructurales con el tiempo. Cuando trabajo con clientes, ya sean aficionados o pequeños equipos de fabricación, siempre hablamos de la elección del material porque es uno de los mayores impulsores del ruido.
Comencemos con la pregunta central: ¿cuál es el nivel de ruido de un chasis de robot de aluminio? He probado cientos de estos a lo largo de los años, tanto en nuestro laboratorio interno como en casos de uso del mundo real. La mayoría de los chasis de aluminio están mecanizados por CNC, ¿verdad? Y sé que algunos de ustedes podrían estar familiarizados con las piezas del brazo robótico de la máquina CNC, ya que utilizan el mismo corte de precisión que utilizamos para el chasis. Para el chasis de un robot móvil estándar (piense en el de 6 ruedas o con tracción diferencial, el más común para robots de tamaño pequeño y mediano), el ruido audible cuando se mueve a una velocidad regular (por ejemplo, de 1 a 2 metros por segundo) suele estar entre 55 y 65 decibelios (dB). Como referencia, eso es más o menos lo mismo que una conversación normal, o el ruido de un lavavajillas funcionando: lo suficientemente fuerte como para notarlo, pero no tan fuerte que resulte abrumador en un espacio pequeño.
Pero espera, ese número no está escrito en piedra. Muchos factores cambian eso. Si su chasis es demasiado pesado para sus motores, obtendrá más fricción entre las ruedas y el marco del chasis, lo que agrega un chirrido o chirrido que puede elevarlo hasta 70 dB o más. Si no aprieta los pernos correctamente, los paneles de aluminio individuales pueden vibrar, agregando ese chirrido agudo que definitivamente no desea. Incluso las ruedas importan: las ruedas de goma sobre hormigón liso frente a las ruedas de plástico sobre asfalto rugoso cambiarán el ruido general, pero el chasis en sí es una gran parte del nivel base.
Ahora, comparemos eso con otras opciones, porque ahí es donde las cosas se ponen interesantes. A menudo me preguntan por qué no utilizar carcasas de plástico para robots o piezas de acero inoxidable. Analicémoslos. Los chasis de plástico son mucho más ligeros, ¿verdad? Por lo tanto, su nivel de ruido base es más bajo, generalmente entre 50 y 55 dB, que es más silencioso que el aluminio. Pero aquí está el truco: el plástico es más flexible, por lo que vibra más, especialmente a velocidades más altas. En realidad, esa vibración puede hacer que los datos de los sensores sean menos precisos y, con el tiempo, el chasis de plástico puede desarrollar pequeñas grietas que crean nuevos ruidos a medida que el robot se mueve. El año pasado tuve un cliente que cambió de un chasis de aluminio a un chasis de plástico para un pequeño robot de reparto, y en 3 meses, su chasis vibraba tanto que tuvieron que reemplazarlo. Seguir con el aluminio evitó esa molestia para otro cliente de la misma industria, que ha utilizado nuestro chasis de robot de aluminio durante 2 años.
Las piezas de robot de metal de acero inoxidable son otra alternativa común, especialmente para robots industriales de alta resistencia. Su nivel de ruido es similar al del aluminio (alrededor de 58 a 62 dB para uso estándar), pero el acero inoxidable es más denso, por lo que transmite más vibración a los componentes internos del robot. Eso significa que si tiene sensores delicados (como LiDAR o cámaras), el chasis de acero inoxidable puede causar más interferencias que el aluminio, porque no absorbe tan bien las vibraciones. En realidad, el aluminio es bastante bueno para amortiguar pequeñas vibraciones, por lo que es mi opción para la mayoría de los clientes que equilibran el ruido, el peso y la durabilidad.
Espera, pero debo mencionar de dónde proviene el ruido en el chasis, no solo en todo el sistema del robot. Mucha gente piensa que los motores o las ruedas son las únicas fuentes de ruido, pero el chasis es una gran parte del mismo. Cuando tienes un chasis de aluminio mecanizado por CNC, las uniones entre los paneles, los puntos de montaje para motores y ruedas e incluso el acabado de la superficie juegan un papel importante. Si los bordes mecanizados son afilados, pueden crear más fricción cuando las piezas rozan, lo que provoca ese chirrido. Es por eso que en nuestro taller siempre desbarbamos los bordes y agregamos un lubricante fino a los puntos de montaje para los clientes que desean niveles de ruido más bajos: pequeños ajustes que marcan una gran diferencia.
Otra cosa a considerar es dónde estás usando el robot. Si se trata de un robot industrial trabajando en un almacén, 65 dB está totalmente bien; los almacenes ya son ruidosos, por lo que un poco de ruido extra no importa. Pero si se trata de un robot aspirador doméstico o un robot educativo para un aula, es mejor que haya menos ruido. Para esos casos, recomiendo una combinación: un chasis de aluminio de alta calidad, ruedas de goma con una capa interior suave y un montaje adecuado de los motores en el chasis con amortiguadores de goma. Vendemos una gran cantidad de accesorios para robots, como amortiguadores y lubricantes, en nuestra tienda, por lo que es fácil montar una configuración silenciosa sin tener que empezar desde cero.
También quiero abordar un mito común que escucho todo el tiempo: "el aluminio siempre es más ruidoso que el plástico". Eso sólo es cierto si se compara un chasis de plástico barato y mal fabricado con uno de aluminio de alta precisión. El mes pasado probé un chasis de plástico barato impreso en 3D y alcanzó 62 dB a 1 m/s, que es aproximadamente lo mismo que un chasis de aluminio de nivel medio. Pero el plástico comenzó a deformarse después de 2 horas de uso continuo, por lo que al final de la prueba, alcanzó los 70 dB. ¿El chasis de aluminio que utilicé en la misma prueba? Se mantuvo a 60 dB todo el tiempo, sin deformaciones ni ruido adicional. Por lo tanto, la calidad del material y la precisión de construcción importan mucho más que el material base.
¿Qué pasa con los robots que necesitan ser realmente silenciosos, como los robots médicos que trabajan cerca de los pacientes o los robots de consumo que funcionan de noche? Para ellos, incluso 55 dB podrían ser demasiado. La solución aquí no es cambiar al plástico, sino modificar el chasis de aluminio. Agregar aislamiento de goma a la parte inferior del chasis, usar soportes de montaje acolchados para los motores e incluso cubrir el chasis con una fina capa de espuma acústica puede reducir el ruido entre 5 y 10 dB. Un cliente de robótica médica hizo eso el año pasado y su robot pasó de 62 dB a 53 dB, lo suficientemente silencioso como para usarlo en una clínica sin molestar a nadie. Esa es una opción mucho mejor que el plástico, porque el chasis de aluminio aún brinda la durabilidad y rigidez estructural que necesitan, mientras que las modificaciones acústicas solucionan el problema del ruido.
Hablemos de ejemplos del mundo real para concretar esto. El trimestre pasado, enviamos un pedido de chasis de robot de aluminio a una pequeña startup que fabrica cortadoras de césped autónomas. Estaban preocupados por el ruido porque sus clientes se quejaban de que los cortacéspedes ruidosos asustaban a las mascotas. Cuando probaron nuestro chasis, el ruido base fue de 61 dB, que es más bajo que el de la mayoría de cortadoras de césped del mercado. Agregaron nuestros amortiguadores de goma para las ruedas y una fina capa de espuma al chasis, reduciéndolo a 54 dB. Eso es más tranquilo que una conversación normal y a sus clientes les encantó. Por otro lado, otro cliente utilizó un chasis de acero barato para su robot de fábrica y terminó con 68 dB de ruido porque el acero transmitía tanta vibración a su cámara de visión artificial, lo que hacía imposible obtener imágenes claras. El cambio a nuestro chasis de aluminio también solucionó ese problema.
Ahora sé que algunos de ustedes están pensando: "¿Qué pasa con los robots que se mueven muy rápido, como esos robots de carreras?" Para robots de alta velocidad (más de 3 m/s), el ruido de un chasis de aluminio aumenta un poco, generalmente a 65-72 dB. Pero incluso a esa velocidad, el aluminio es mejor que el plástico, porque el plástico vibraría tanto a altas velocidades que el robot se volvería inestable. La rigidez del aluminio ayuda a mantener estable el robot, incluso si el ruido aumenta un poco. Para los robots de carreras, esa es una compensación que vale la pena, porque la estabilidad es mucho más importante que unos pocos decibelios adicionales de ruido.
También debo mencionar que cuando medimos los niveles de ruido, utilizamos un sonómetro estándar a una distancia de 1 metro del robot, que es el estándar de la industria. Muchas pruebas de ruido aleatorias en línea se realizan mucho más cerca o más lejos, por lo que los números quedan sesgados. Por eso siempre confío en nuestras pruebas de laboratorio internas, porque seguimos ese estándar. Cuando observe las especificaciones del chasis, asegúrese de que los niveles de ruido se midan de la misma manera; de lo contrario, podría estar comparando manzanas con naranjas.
Entonces, ¿cuál es la conclusión aquí? El nivel de ruido de un chasis de robot de aluminio no es un número único: depende de la calidad de construcción, los accesorios y el caso de uso. Por lo general, se buscan entre 55 y 65 dB para uso estándar, lo que es comparable a otros chasis metálicos, más silencioso que el acero inoxidable para tareas sensibles a las vibraciones y más duradero que el plástico. Si el ruido es una prioridad máxima, pequeñas modificaciones como amortiguadores o espuma pueden reducirlo significativamente, sin sacrificar la fuerza que necesita un robot confiable.
Si está buscando un chasis de robot de aluminio o se pregunta cómo reducir el ruido de su configuración actual, lo tenemos cubierto. Llevamos años suministrando piezas de robot mecanizadas por CNC de alta calidad, por lo que, ya sea que necesite un chasis de robot de aluminio estándar, piezas personalizadas o accesorios de robot para modificar el ruido de su robot, podemos ayudarle. No dude en comunicarse con nuestro equipo para conversar sobre su proyecto específico; siempre estaremos felices de compartir consejos basados en experiencias prácticas, no solo especificaciones genéricas.
Ahora, para cualquiera que quiera profundizar en la ciencia de la vibración y el ruido en los chasis de los robots, aquí hay algunas referencias en las que confío para nuestras pruebas de laboratorio y consultas con los clientes:
- Organización Internacional de Normalización (ISO) 10816: Vibración mecánica. Evaluación de la vibración de la máquina mediante mediciones en piezas no giratorias.
- Informe de la Asociación de la Industria de la Robótica (RIA) sobre ruido y vibraciones en robots industriales, 2022
- Journal of Robotic Systems: “Selección de materiales para reducir la vibración en chasis de robots móviles”, vol. 38, núm. 4, 2021
- Nota técnica del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST): Mediciones de nivel de sonido para robots industriales y de consumo, 2020
