Toda ficha técnica de una articulación humanoide indica un par máximo. Casi ninguna indica el ancho de banda de par, es decir, la frecuencia a la que ese par puede cambiar realmente. Sin embargo, el ancho de banda es lo que determina si un robot amortigua el impacto de un pie al tocar el suelo, mantiene el agarre cuando una caja empieza a resbalar o cede con suavidad cuando una persona se apoya en su brazo. Las cifras publicadas para articulaciones de robots con patas reales oscilan entre 8.5 Hz y 150 Hz, y esa diferencia depende menos de la calidad del hardware que de cómo se midió cada cifra.

El ancho de banda de par es una frecuencia, no una fuerza. Es el punto en el que el par entregado por una articulación cae hasta aproximadamente el 71 % de una consigna sinusoidal (−3 dB en un diagrama de Bode) durante un barrido de frecuencia. En articulaciones de investigación se han medido valores de entre 8.5 Hz y 150 Hz, pero la cifra no tiene sentido sin conocer cinco aspectos de la prueba: par o posición, lazo abierto o cerrado, amplitud, condiciones de carga y sensor.

Qué mide realmente el ancho de banda de par

La prueba en sí es sencilla. Los ingenieros envían a la articulación una consigna de par en forma de onda sinusoidal y aumentan progresivamente su frecuencia —un chirp— mientras registran lo que la articulación entrega realmente. A bajas frecuencias, la salida sigue la consigna; a medida que aumenta la frecuencia, la salida disminuye y se retrasa. El ancho de banda es la frecuencia a la que la amplitud de salida ha caído hasta aproximadamente el 71 % de la consigna, el punto de −3 dB en un diagrama de Bode.

Hay dos aspectos que hacen que la cifra sea significativa. Primero, qué variable se sigue: par, fuerza o posición. El ancho de banda de posición incluye la inercia de la extremidad que se mueve, por lo que casi siempre es menor: el brazo Blue de Berkeley indica 7.5 Hz para la posición y 13.8 Hz para el par con el mismo hardware. Segundo, qué elemento se mantiene inmóvil: en muchas pruebas se fija la salida del actuador para que solo se mueva el actuador, no una extremidad que oscile libremente. Las cifras en lazo abierto describen únicamente el hardware; las cifras en lazo cerrado incluyen el controlador.

Por qué un humanoide necesita más de lo que sugiere su velocidad al caminar

Un ciclo de marcha dura aproximadamente un segundo —alrededor de dos pasos por segundo— y los movimientos rápidos de los dedos se sitúan entre 4–6 Hz, por lo que puede parecer razonable concluir que una articulación necesita poco más ancho de banda que eso. Este razonamiento falla porque el ancho de banda no consiste en seguir una trayectoria planificada, sino en reaccionar a lo que el robot no había previsto: que un pie toque el suelo antes de tiempo, que una carga se desplace en la mano o que una persona choque contra un brazo.

Una propuesta de referencia de 2025 para evaluar el accionamiento de humanoides (aún no revisada por pares) expone claramente lo que está en juego: una articulación con un ancho de banda de par de 5 Hz no puede generar comportamientos complacientes de forma segura, y los actuadores de muñeca y mano necesitan al menos 5–10 Hz en modo de par. Sus ejemplos prácticos apuntan a aproximadamente 8 Hz para un tobillo al caminar y 10 Hz para una muñeca durante la manipulación.

El control aprendido hace aún más exigente este requisito. Una política moderna para humanoides suele ejecutarse en torno a 50 Hz y envía consignas de posición a las articulaciones (a veces con parámetros de rigidez o impedancia), mientras que cada articulación cierra sus propios lazos PD y de corriente a una velocidad mucho mayor. Si la articulación no puede generar el par que implican esas consignas, en la práctica la política aprendida está controlando un robot más lento y blando que aquel con el que se entrenó; la discrepancia se manifiesta en un equilibrio y un comportamiento de contacto degradados.

La cadena que determina el límite

Cada etapa entre la consigna y la extremidad añade retardo, y el eslabón más lento es el que manda.

• Primero está el lazo de corriente del accionamiento. En la pierna del MIT Cheetah funciona a 20 kHz y alcanza un ancho de banda de corriente de 400 Hz. La regla general habitual establece que un lazo de control debe funcionar entre 5 y 10 veces más rápido que el ancho de banda que debe proporcionar.
• A continuación vienen el motor y el reductor. Aumentar la relación de transmisión N multiplica el par, pero la inercia reflejada del motor aumenta con N², al igual que la fricción. Esta es la raíz matemática de por qué las articulaciones con relaciones de transmisión altas siguen mal las consignas de par: el mismo coste N² que define el debate entre accionamiento directo y reductor.
• Un resorte de salida es el factor individual con mayor efecto. Wensing y sus colegas modelaron la transmisión rígida de la pierna del Cheetah con una frecuencia natural de 79.7 Hz; al añadir un resorte en serie de 70 N·m/rad, la frecuencia natural más baja cayó a 13.5 Hz, cerca del ancho de banda de par en lazo cerrado de 9 Hz publicado para los actuadores elásticos en serie del cuadrúpedo StarlETH.
• El calor es el límite final. Con amplitudes de consigna grandes, el motor agota la corriente disponible o el margen térmico antes de alcanzar el límite de frecuencia, por lo que el ancho de banda disponible disminuye a medida que aumenta la amplitud del par.

Las cifras publicadas y por qué rara vez coinciden

Los investigadores han publicado anchos de banda para un número reducido de actuadores de robots con patas y humanoides, y las cifras se dividen claramente según la arquitectura: las articulaciones rígidas de accionamiento cuasidirecto y baja relación de transmisión se sitúan en el extremo superior; las articulaciones elásticas en serie, en el inferior, salvo que la realimentación las impulse hacia arriba.

Fuente: recopilación basada en Wensing et al. 2017; Paine et al. (Valkyrie); Kau et al. 2019; Yu et al. 2020; Isik et al. 2017; Gealy et al. 2019.

Hay un detalle que merece una mención aparte: hasta donde sabemos, a finales de 2026 ningún fabricante comercial importante de humanoides publica en sus especificaciones oficiales una cifra medida del ancho de banda de par de las articulaciones. Las cifras anteriores proceden de grupos de investigación que han publicado su metodología.

Dos vías para conseguir una articulación rápida

La vía del accionamiento cuasidirecto hace que el propio hardware sea rápido. Con una relación inferior a aproximadamente 10:1 y una transmisión rígida, la corriente del motor se convierte casi instantáneamente en par de salida, y la articulación incluso puede estimar el par a partir de la corriente sin un sensor específico. El coste es térmico: una relación baja implica más corriente del motor para obtener el mismo par de salida, por lo que las pérdidas en el cobre y la gestión del calor se convierten en las principales limitaciones de diseño. Esta es la misma física que hace que las articulaciones QDD se calienten durante las sujeciones estáticas.

La vía elástica en serie acepta una planta lenta y la compensa con control. El codo de Valkyrie es pasivo a 13 Hz; con realimentación PD basada en el par medido del resorte, alcanzó 70 Hz, 5.3 veces su valor pasivo. Sin embargo, el ancho de banda en lazo cerrado se paga con corriente. Cuando el ancho de banda de seguimiento de la rodilla de Valkyrie aumentó de 30 Hz a 82 Hz, la potencia a la frecuencia de ancho de banda pasivo se multiplicó por 3.6, pasando de 27 W a 97 W. Una ganancia mayor a la misma frecuencia exige más corriente, y esa corriente se transforma en calor en los devanados.

También se puede renunciar al ancho de banda simplemente para reducir costes. Cuando UT Austin rediseñó su actuador UT-SEA de 18 Hz para usos industriales de bajo coste, el SA-SEA resultante alcanzó 8.5 Hz frente a un objetivo de 10 Hz: un sacrificio deliberado documentado en el artículo.

Conclusión práctica: una cifra alta de ancho de banda nunca es gratuita. Pregunte cuánta potencia disipa la articulación y qué temperatura alcanzan sus devanados mientras proporciona el ancho de banda indicado. Una cifra medida con una amplitud pequeña, una salida fijada y un motor frío dice poco sobre esa misma articulación al mantener un par de contacto en una célula de ensamblaje caliente.

Seis preguntas para evaluar cualquier afirmación sobre el ancho de banda

Como no existe una prueba estandarizada, es fácil presentar las cifras de ancho de banda de forma favorable. Seis preguntas permiten distinguir una cifra honesta de una promocional:

La propuesta de referencia de 2025 sugiere un protocolo común: realizar un barrido de 0.5 a 60 Hz con aproximadamente el 10 % del par continuo seguro y comunicar la ganancia y la fase a 1, 5, 10 y 30 Hz. Hasta que se estandarice algo parecido, las seis preguntas anteriores permiten evaluar la mayoría de las afirmaciones.

Qué significa esto para quienes compran módulos de articulación

Para los equipos que seleccionan módulos de articulación integrados, el ancho de banda de par replantea la conversación sobre el control de fuerza. Una articulación puede llevar un sensor de par de precisión y seguir siendo un controlador de fuerza deficiente si la inercia de su transmisión, la fricción y su presupuesto térmico limitan el ancho de banda a unos pocos hercios. También se aplica la lógica inversa: un módulo de baja relación de transmisión con un ancho de banda excelente necesita suficiente margen térmico para mantener continuamente el par de contacto.

Lista práctica de comprobación antes de elegir una articulación para control de fuerza:

1. Pida el diagrama de Bode, no una sola cifra. El desfase a 5–10 Hz aporta más información sobre la estabilidad en contacto que el punto de −3 dB por sí solo.
2. Pregunte por las condiciones de carga: una prueba con la salida fijada elimina la inercia de la extremidad; una prueba con la extremidad libre es más exigente y más representativa.
3. Pregunte por la amplitud y la temperatura. Los pares elevados y los devanados calientes reducen el ancho de banda utilizable.
4. Adapte el objetivo de ancho de banda a la tarea: la generación de comportamientos complacientes requiere al menos 5–10 Hz en modo de par; el equilibrio de cuerpo completo se beneficia de valores superiores en el tobillo y la cadera.

Esto se relaciona directamente con el enfoque de presupuesto de error para la precisión de las articulaciones: la resolución y la repetibilidad son aspectos estáticos, mientras que el ancho de banda es la parte dinámica de la misma cuestión; también se relaciona con el fundamento térmico del par continuo, porque cada hercio adicional de ancho de banda en lazo cerrado se obtiene a costa de más vatios en los devanados. Que el control de fuerza esté entrando en la producción en masa hace que la cuestión sea urgente, no académica: a medida que se comercializan módulos de articulación con detección de par de serie, el factor diferenciador deja de ser si una articulación puede medir el par y pasa a ser la rapidez con la que puede actuar en función de esa medición.

Fuente: humanoid.guide, "Torque Bandwidth in Humanoid Joints," octubre de 2026; P. M. Wensing et al., "Proprioceptive Actuator Design in the MIT Cheetah," IEEE T-RO 2017; N. Paine et al., "Actuator Control for the NASA-JSC Valkyrie Humanoid Robot," Journal of Field Robotics; M. Sunbeam, "Human-Level Actuation for Humanoids," arXiv 2511.06796, 2025; K. Isik et al., Actuators 2017; D. V. Gealy et al., 2019; S. Yu et al., 2020; N. Kau et al., 2019.