減速機(jī)是怎么代替電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)？

    西瑪電機(jī)技術(shù)部資料：減速機(jī)是什么代替電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)？要回答這個(gè)問題，首先要明確工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)的狀況

    1.工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)需要支撐后端機(jī)構(gòu)的重力引起的扭矩。

    2.工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)速不高。機(jī)器人的關(guān)節(jié)角速度非常低，電動(dòng)機(jī)以極低的速度旋轉(zhuǎn)是不穩(wěn)定的，難以控制，需要一臺(tái)機(jī)器人以比較合理的旋轉(zhuǎn)速度使電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)，保證運(yùn)動(dòng)的平滑度。

    使用減速機(jī)的理由之一是提高轉(zhuǎn)矩，二是提高分辨率和閉環(huán)精度。

    例如，50:1的高次諧波減速機(jī)可輕松將額定值100mNm的電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩提高到5Nm

    1.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速比直接驅(qū)動(dòng)器高49倍

    原本工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)速就不高，一般是每秒1、2轉(zhuǎn)，額定100mNm的電動(dòng)機(jī)是6k轉(zhuǎn)/min，跑得像白轉(zhuǎn)一樣快。如果周圍不夠的話？解決方法是提高電壓，但這需要考慮軸承和轉(zhuǎn)子是否支撐。

    2.重量是原來的3倍

    舉個(gè)例子，maxonEC45的最厚電動(dòng)機(jī)額定扭矩為83mNm，重量為110g的maxonEC90的額定扭矩為560mNm，重量為600g。根據(jù)這兩個(gè)數(shù)據(jù)，大腦可以彌補(bǔ)額定值為5Nm的電動(dòng)機(jī)重量的幾倍。

    3.維持相同轉(zhuǎn)矩時(shí)，發(fā)熱功率為不加減速機(jī)的1/2500

    實(shí)際上，額定值100mNm的電動(dòng)機(jī)并不是不到5Nm，只要死亡時(shí)流過電流就可以了，但是這樣的話電動(dòng)機(jī)會(huì)迅速變熱，不到幾秒鐘就會(huì)冒煙，成為水冷電費(fèi)也很多。如果不想達(dá)到相同的扭矩而變熱，必須更換扭矩/發(fā)熱效率高、熱阻小、熱容量大的電動(dòng)機(jī)，回到2所述的問題。

    此外，西瑪電機(jī)認(rèn)為使用減速機(jī)的優(yōu)點(diǎn)如下：

    1.以更低價(jià)格的機(jī)器實(shí)現(xiàn)更高的分辨率

    普通的5k線光電編碼盤可以實(shí)現(xiàn)1.44mdeg的角度分辨率(當(dāng)然，資金過多的話正馀弦編碼器強(qiáng)烈細(xì)分也可以實(shí)現(xiàn))?？商鎿Q地，在5相1000步驟0-x642中產(chǎn)生7.2mdeg的分辨率(在這里為東方0-x642的33步驟50:1的諧波)。分辨率高的優(yōu)點(diǎn)是旋轉(zhuǎn)速度控制變得更，由此基于量化的步進(jìn)的高頻分量變小，控制變得更加平滑。

    2.提高閉環(huán)精度，建立更好的控制環(huán)

    由于減速比為50:1，因此減速器的軸受到干擾而傳輸至電動(dòng)機(jī)端的比直接驅(qū)動(dòng)器減少37dB，并且減速器的軸的閉環(huán)精度看起來更高。同時(shí)，由于轉(zhuǎn)子等效轉(zhuǎn)矩為2500倍，因此控制環(huán)的延遲由轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩支配，轉(zhuǎn)子由直接電磁力驅(qū)動(dòng)，因此沒有剛性引起的轉(zhuǎn)矩延遲，控制比直接驅(qū)動(dòng)更好。減速機(jī)是什么代替電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)？

    當(dāng)然，使用減速機(jī)并不完美，也有缺點(diǎn)，但是兩相比較來說，使用減速機(jī)比較好。

    減速機(jī)是怎么代替電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)？

    西瑪電機(jī)總結(jié)的使用減速機(jī)的缺點(diǎn)：

    1.配置減速機(jī)，將編碼器安裝在電動(dòng)機(jī)端時(shí)，減速機(jī)的制造精度會(huì)影響實(shí)際的精度

    2.多級(jí)減速機(jī)的間隙油膜厚度的變化等小誤差多級(jí)放大時(shí)，重復(fù)精度可能會(huì)降低

    3.減速機(jī)有齒輪嚙合和柔輪的變形，壽命有限

    4.由于多連桿機(jī)構(gòu)相對(duì)于齒隙的非線性耦合，機(jī)器人的精度差，因此工業(yè)機(jī)器人不僅精度高，而且機(jī)器人很難單純地進(jìn)行離線編程，提高了展開的難度和成本。

    以上是無法直接控制伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速來控制關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)而需要使用減速機(jī)的理由。目前有機(jī)器人由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，但由于上述問題，成熟度仍稍差。

    也就是說，在工業(yè)用機(jī)器人中使用減速機(jī)，是將電動(dòng)機(jī)中容易達(dá)到的高轉(zhuǎn)速與電動(dòng)機(jī)中難以達(dá)到的高轉(zhuǎn)矩和低品質(zhì)進(jìn)行交換。