Brandon Lai tiene como objetivo construir un robot humanoide. Para eso necesita actuadores, y decidió diseñar los suyos propios. La segunda iteración terminó bastante bien, con algunos tropiezos encontrados en el camino.

Las especificaciones objetivo eran un actuador capaz de correr entre 40 y 60 rpm entregando 20 Nm de torque durante hasta una hora continua. El diseño se inspiró en un paper de investigación del MIT, con algunas modificaciones de Brandon para ajustarlo a su caso de uso.

¿Qué cambió respecto del diseño original del MIT?

Donde el diseño del MIT usa una reductora planetaria integrada, este build sustituye por una reductora cicloidal con la esperanza de obtener mayor capacidad de torque con menos backlash. El diseño está construido alrededor de un estator bobinado a mano usando un núcleo comercial, mientras que las piezas de aluminio van mecanizadas con CNC y la carcasa del motor sale de impresora 3D.

Los componentes principales:

  • Estator: bobinado manual sobre núcleo comercial.
  • Reductora cicloidal: piezas custom para reemplazar la planetaria del paper MIT.
  • Carcasa: combinación de aluminio CNC + plástico impreso en 3D.
  • Driver: controlador BLDC con sensor de posición.

¿Qué reveló el banco de pruebas?

El testing reveló algunas limitaciones. Corriendo con una fuente de banco con corriente limitada, el motor solo logró 7 Nm de torque, aunque una fuente mejor probablemente mejoraría ese número. Brandon también notó backlash excesivo en la reductora cicloidal por tolerancias pobres, y el costo de construcción de USD 400 quedó bastante sobre el presupuesto inicial.

Aun así, Brandon espera atacar muchos de estos problemas en una revisión futura. Los archivos CAD están disponibles online para quien quiera meterse a fondo con el diseño.

¿Cómo se compara con la industria?

Para poner el costo en contexto: un actuador de cadera o rodilla en un Unitree Go2 ronda los USD 800-1200 por articulación, y los actuadores integrados en humanoides de Tesla Optimus o Figure 02 superan los USD 1.000 por unidad en pequeñas series. Los USD 400 de Brandon son aproximadamente la mitad del costo, pero entregan también la mitad del torque del objetivo. La hoja de ruta para que un actuador DIY iguale a uno industrial sigue pasando por mejor calidad de mecanizado, no por electrónica.

Hackaday ha cubierto muchos otros builds de actuadores interesantes a lo largo de los años. El video está disponible en el link de arriba.