Un cortacésped robótico suele necesitar tres motores: un motor de corte y dos motores independientes para el accionamiento de las ruedas. Esta configuración de tres motores se utiliza ampliamente porque permite controlar por separado la rotación de la cuchilla, el movimiento hacia delante, el movimiento hacia atrás y los giros.
Configuraciones típicas de los motores
| Diseño de los cortacéspedes robóticos | Motores de corte | Motores de tracción | Motores auxiliares | Total típico |
| Cortacésped básico y compacto | 1 | 1–2 | 0 | 2–3 |
| Cortacésped residencial estándar | 1 | 2 | 0 | 3 |
| Cortacésped de doble cuchilla | 2 | 2 | 0 | 4 |
| Cortacésped con tracción a las cuatro ruedas | 1 | 4 | 0 | 5 |
| Cortacésped avanzado con ajuste eléctrico de la altura | 1–2 | 2–4 | 1 | 4–7 |
| Cortacésped comercial multidisco | 2–3 | 2–4 | 0–2 | 4–9 |
En la mayoría de los cortacésped robóticos domésticos, tres motores ofrecen el mejor equilibrio entre movilidad, rendimiento de corte, consumo energético, complejidad mecánica y coste de producción.
Por qué la mayoría de los cortacéspedes robóticos utilizan tres motores
Un cortacésped robótico estándar suele incluir:
- Un motor para accionar el disco de corte o la cuchilla
- Un motor para la rueda izquierda
- Un motor para la rueda derecha
Los dos motores de las ruedas funcionan de forma independiente. Al variar su velocidad y dirección, el cortacésped puede avanzar en línea recta, seguir una trayectoria curva, dar marcha atrás o girar prácticamente en el espacio que ocupa su propio cuerpo.
Por ejemplo, cuando ambos motores de las ruedas giran hacia delante a la misma velocidad, el cortacésped se desplaza en línea recta. Cuando la rueda izquierda gira más lentamente que la derecha, la máquina gira a la izquierda. La rotación opuesta de las ruedas permite al cortacésped girar bruscamente en un espacio muy reducido.
Esta configuración elimina la necesidad de una dirección mecánica independiente. Un eje de dirección convencional requeriría varillajes, articulaciones, espacio adicional y más piezas móviles. El control independiente de los motores suele ser más adecuado para una máquina autónoma pequeña que cambia de dirección con frecuencia.
El motor de corte funciona de forma independiente porque la velocidad de la cuchilla debe mantenerse estable incluso cuando cambia la velocidad de las ruedas. El cortacésped puede reducir la velocidad al acercarse a un límite, detenerse para esquivar un obstáculo o girar en una pendiente, pero es posible que el disco de corte tenga que mantener su velocidad de rotación objetivo.
Por lo tanto, separar los sistemas de corte y de tracción mejora la precisión del control y la flexibilidad del sistema.
El motor de corte
El motor de corte acciona la cuchilla, el disco de corte o el soporte de la cuchilla instalado debajo del cortacésped. Su función principal es mantener una velocidad de rotación suficiente para cortar el césped limpiamente sin vibraciones, ruido ni consumo de energía excesivos.
La mayoría de los cortacéspedes robóticos utilizan un solo motor de corte. Esto suele ser suficiente para céspedes pequeños y medianos, ya que los cortacéspedes robóticos cortan la hierba con frecuencia en lugar de eliminar una gran cantidad de una sola pasada.
Es posible que un cortacésped manual tradicional tenga que cortar hierba alta tras varios días o semanas de crecimiento. Un cortacésped robótico suele funcionar varias veces a la semana y solo corta una pequeña cantidad de las puntas de la hierba. Esto reduce el par motor que debe aportar el sistema de corte.
No obstante, el motor debe seguir soportando las variaciones de carga provocadas por:
- Césped denso
- Hierba húmeda
- Las ramas pequeñas
- Acumulación de hierba alrededor del disco de corte
- Altura de corte irregular
- Contacto repentino con vegetación densa
No se debe seleccionar un motor de corte adecuado basándose únicamente en su velocidad en vacío. También son importantes el par continuo del motor, el par máximo, el rendimiento térmico, el diseño del eje, el soporte de los rodamientos y la respuesta del controlador.
Cuando se utilizan dos motores de corte
Algunos cortacéspedes robóticos utilizan dos motores de corte en lugar de uno. Cada motor puede accionar un disco de corte independiente.
Un sistema de corte de doble motor puede ofrecer:
- Un ancho de corte mayor
- Una mejor cobertura bajo el cuerpo de un cortacésped de gran tamaño
- Una distribución más uniforme de la carga
- Un diámetro reducido de la cuchilla-disco
- Mayor flexibilidad en el diseño del chasis
Sin embargo, añadir otro motor de corte también aumenta el consumo de energía, los requisitos del controlador, el cableado, los puntos de estanqueidad y la complejidad del mantenimiento.
Dos motores de corte pequeños no son automáticamente más eficientes que un motor más grande. Es necesario evaluar la estructura de corte en su conjunto. El diámetro de las cuchillas, el número de cuchillas, la velocidad del disco, el área de solapamiento, la densidad de la hierba y el flujo de aire bajo el chasis influyen en el rendimiento real.
Un sistema de doble disco resulta más útil cuando el cortacésped necesita una anchura de corte amplia sin utilizar un único disco de corte muy grande.
Los motores de tracción de las ruedas
La mayoría de los cortacéspedes robóticos utilizan dos motores de tracción, uno conectado a cada rueda motriz. Estos motores suelen funcionar mediante engranajes reductores para proporcionar el par necesario a las ruedas a una velocidad relativamente baja.
Los motores de tracción se encargan de:
- El desplazamiento hacia delante y hacia atrás
- El ajuste de la velocidad
- Los cambios de dirección
- Seguimiento de los límites
- Evitar obstáculos
- Subida de pendientes
- Corrección de posición
- Alineación para el acoplamiento
Los motores independientes en las ruedas son especialmente importantes porque los cortacéspedes robóticos rara vez se desplazan en líneas largas y perfectamente rectas. Ajustan constantemente su trayectoria en función de las señales de los límites, los datos de mapeo, la información de las ruedas, la información de la cámara o los sensores de obstáculos.
Los motores pueden realizar cientos de pequeñas correcciones de velocidad durante un ciclo de corte. Por lo tanto, un funcionamiento estable a baja velocidad puede ser más valioso que una velocidad máxima elevada.
Un cortacésped que se mueve rápidamente pero que no puede realizar correcciones controladas puede dejar zonas sin cortar, dañar los bordes del césped o tener dificultades para entrar en su estación de carga.
¿Puede un cortacésped robótico utilizar un solo motor de tracción?
En teoría, un cortacésped sencillo puede utilizar un solo motor para accionar ambas ruedas a través de un eje o una transmisión compartidos. La dirección podría entonces gestionarse mediante un mecanismo mecánico u otro actuador.
Este diseño puede reducir el número de motores de tracción principales, pero plantea otros retos. Es posible que siga siendo necesario un diferencial, un embrague, una articulación de dirección o un actuador de dirección. Es posible que el sistema en su conjunto no resulte más sencillo tras incluir estas piezas.
Un motor de tracción compartido también dificulta el control independiente de las velocidades de las ruedas izquierda y derecha. Esto limita la flexibilidad en los giros y dificulta la navegación precisa.
Por estas razones, un único motor de tracción es adecuado principalmente para máquinas básicas con requisitos de dirección limitados. Resulta menos adecuado para cortacéspedes autónomos que deben sortear árboles, parterres, pasillos estrechos, muebles de jardín y límites irregulares.
Por qué algunos cortacéspedes necesitan cuatro motores de tracción
Los cortacéspedes robóticos diseñados para terrenos empinados o irregulares pueden utilizar tracción a las cuatro ruedas. En estas máquinas, cada rueda puede tener su propio motor, lo que suma un total de cuatro motores de tracción.
Tras añadir un motor de corte, el cortacésped puede llegar a tener al menos cinco motores.
Los sistemas de tracción a las cuatro ruedas pueden mejorar:
- La tracción en pendientes
- El desplazamiento sobre terreno blando
- La estabilidad en céspedes irregulares
- La capacidad para salir de hoyos poco profundos
- El control sobre césped mojado
- Distribución del peso
- Capacidad de giro en superficies irregulares
Sin embargo, el número de motores por sí solo no garantiza una buena capacidad en pendientes. El dibujo de los neumáticos, el diámetro de las ruedas, el peso del cortacésped, el centro de gravedad, la distancia al suelo y el software de control son igualmente importantes.
Cuatro motores de rueda de poca potencia pueden ofrecer un rendimiento inferior al de dos motores del tamaño adecuado, con neumáticos adecuados y una distribución del peso correcta.
Los motores adicionales también ocupan espacio y requieren más canales de control electrónico. Dado que los motores de las ruedas deben coordinarse entre sí, una sincronización imprecisa de la velocidad puede provocar el deslizamiento de los neumáticos, la pérdida de energía o un movimiento inestable.
Por lo tanto, un sistema de tracción de cuatro motores está justificado cuando el terreno lo requiere, y no simplemente porque un mayor número de motores suene más avanzado.
Motores auxiliares
Los cortacéspedes robóticos avanzados pueden incluir pequeños motores o actuadores para funciones que no están directamente relacionadas con el corte o el movimiento de las ruedas.
Ajuste de la altura de corte
Algunos modelos permiten ajustar la altura de corte de forma electrónica. Un pequeño motorreductor o un actuador lineal eleva o baja el conjunto de corte.
Esta función permite a la cortacésped cambiar la altura de corte a través de una aplicación, un panel de control o un programa automático. También puede admitir diferentes ajustes de altura para distintas zonas del césped.
El motor de ajuste solo funciona durante breves periodos, por lo que su consumo energético suele ser mucho menor que el de los motores de corte o de tracción.
Actuadores de dirección
La mayoría de los cortacéspedes robóticos se dirigen mediante velocidades diferenciales de las ruedas, pero las máquinas más grandes o especializadas pueden utilizar un actuador de dirección independiente. Esto se puede encontrar en diseños con ruedas delanteras direccionales o con una geometría de vehículo más convencional.
Este tipo de diseño puede mejorar el control de la trayectoria a alta velocidad, pero introduce componentes adicionales y posibles puntos de fallo.
Sistemas de limpieza o de posicionamiento de las cuchillas
Los cortacéspedes robóticos comerciales o especializados pueden incluir cepillos de limpieza motorizados, mecanismos de plegado de cuchillas, plataformas ajustables o sistemas de control de descarga. Cada función motorizada puede suponer la incorporación de otro pequeño motor.
Incorpore estas características solo cuando ofrezcan ventajas claras. Cada motor adicional aumenta los requisitos de estanqueidad, las conexiones eléctricas, la lógica de control y las necesidades de mantenimiento.
Factores que determinan el número de motores necesarios
El número de motores debe determinarse en función de los requisitos de funcionamiento del cortacésped, en lugar de copiarse de otra máquina.
Ancho de corte
Un cortacésped más ancho puede necesitar varios discos de corte para cubrir toda la superficie situada debajo del chasis. Esto puede aumentar el número de motores de corte.
Un disco grande es mecánicamente sencillo, pero puede requerir más espacio y generar una mayor inercia de rotación. Varios discos más pequeños pueden mejorar la flexibilidad de diseño, pero requieren más componentes.
Terreno
Los céspedes residenciales llanos suelen poder gestionarse con dos ruedas motorizadas. Las pendientes pronunciadas, el suelo suelto, las superficies húmedas y el terreno irregular pueden justificar la tracción a las cuatro ruedas.
Método de giro
La dirección diferencial suele requerir dos motores de tracción controlados de forma independiente. La dirección mecánica puede utilizar un motor de tracción más un actuador de dirección, pero esta configuración tiene diferentes requisitos de control y mantenimiento.
Maniobrabilidad requerida
Un cortacésped que opera en pasillos estrechos necesita un control preciso de las ruedas. Dos motores de tracción independientes permiten a la máquina girar con precisión y realizar pequeñas correcciones de posición.
Capacidad de la batería
Cada motor consume energía de la batería. Aumentar el número de motores puede reducir el tiempo de funcionamiento, a menos que se ajusten en consecuencia la batería, la estrategia del controlador y la eficiencia mecánica.
Un mayor número de motores no siempre implica un consumo proporcionalmente mayor, ya que cada motor puede soportar una carga menor. No obstante, deben tenerse en cuenta las pérdidas en modo de espera, las pérdidas del controlador, la fricción de la caja de cambios y el peso adicional.
Objetivo de fiabilidad
Una estructura más sencilla de tres motores puede resultar más fácil de sellar, fabricar, probar y mantener. Un cortacésped más complejo puede ofrecer un mejor rendimiento, pero también contiene más conectores, rodamientos, engranajes, cables, controladores y posibles puntos de fallo.
Tres motores suelen ser el punto de partida práctico
Para un cortacésped robótico residencial general, la siguiente configuración es un punto de partida práctico:
- Un motor de corte sin escobillas
- Dos motores de rueda dentada controlados de forma independiente
- Sin motor auxiliar, a menos que se requiera una función de ajuste motorizado
Esta estructura proporciona un control suficiente para céspedes normales, al tiempo que mantiene el sistema relativamente compacto.
A continuación, el diseño puede ampliarse según las necesidades reales. Una plataforma de corte más ancha puede requerir un segundo motor de corte. Un modelo para pendientes pronunciadas puede necesitar dos motores de rueda adicionales. El control automático de la altura de corte puede requerir un pequeño actuador.
Empezar por la configuración más sencilla que satisfaga las funciones requeridas suele dar lugar a un diseño más fiable que añadir motores antes de comprender plenamente los requisitos mecánicos y de control.
