首先要明確工業機器人關節的工況：1. 需要撐住後端機構由於重力產生的扭矩2. 關節轉速不高那麼使用減速機的原因有兩點，第一提扭矩第二提控制解析度和閉環精度打個比方，一個50:1的諧波減速機就能輕鬆將一個額定100mNm的電機的額定扭矩提升到5Nm，代價是：1. 轉子轉速比直驅高49倍——本來工業機器人的關節轉速就不高一般都是每秒一兩轉，額定100mNm的電機輕鬆跑6k轉/min，白不轉那麼快。要是嫌轉的不夠快? 好說，提電壓唄，只要軸承和轉子撐得住。2. 重量提高到原來3倍——舉個例子 maxon EC45最厚的那個電機，額定轉矩83mNm,110g，maxon EC90，額定轉矩560mNm, 600g。可以腦補一下額定5Nm的電機重量是多少倍... 3. 維持相同扭矩時，發熱功率是不加減速機的1/2500. 其實不是說額定100mNm的電機幹不到5Nm，往死裡提電流就好了，就是電機會比較燙撐不了幾秒就得冒煙就算上了水冷電費也會比較多... 要想達到相同扭矩又不想太燙就得換 扭矩/發熱 效率高且熱阻小熱容量大的電機那麼又回到2.所說的問題了...還有好處是：1. 一個普通5k線的光電碼盤就能實現1.44mdeg的角度解析度。當然如果你錢多上正餘弦編碼器使勁細分也可以。 或者是一個5相1000步的步進電機可以做到7.2mdeg的解析度 (沒錯我說的就是東方電機的33步進+50:1的諧波)。解析度高的好處是轉速控制可以更精確，由於量化造成的階躍產生的高頻分量變得很小，控制更加平滑。2. 由於有個50:1的大的減速比，減速機出軸受到擾動傳遞到電機端就比直驅縮減了37dB，使得閉環精度在減速機出軸顯得更高。同時轉子等效的轉動慣量提高到了2500倍，使得控制環路的滯後環節受轉子慣量佔主導，而轉子由於直接受電磁力的驅動從而沒有由於剛度造成的扭矩滯後，比直驅要好控。當然缺點還是有的，有了減速機而編碼器裝在電機端的話減速機的製造精度會影響實際精度，多級減速機裡的齒隙油膜厚度變化什麼的經過多級放大還會造成重複精度的下降，還有減速機畢竟有齒輪齧合或是柔輪變形，有壽命限制。總之工業機器人上用減速機就是用電機容易達到的高轉速換取電機不易做到的高扭矩和低質量。就這些，歡迎指正...對了還有，主軸電機由於要切削做功所以是另一回事，不是以上所討論的了。
首先要明確工業機器人關節的工況：1. 需要撐住後端機構由於重力產生的扭矩2. 關節轉速不高那麼使用減速機的原因有兩點，第一提扭矩第二提控制解析度和閉環精度打個比方，一個50:1的諧波減速機就能輕鬆將一個額定100mNm的電機的額定扭矩提升到5Nm，代價是：1. 轉子轉速比直驅高49倍——本來工業機器人的關節轉速就不高一般都是每秒一兩轉，額定100mNm的電機輕鬆跑6k轉/min，白不轉那麼快。要是嫌轉的不夠快? 好說，提電壓唄，只要軸承和轉子撐得住。2. 重量提高到原來3倍——舉個例子 maxon EC45最厚的那個電機，額定轉矩83mNm,110g，maxon EC90，額定轉矩560mNm, 600g。可以腦補一下額定5Nm的電機重量是多少倍... 3. 維持相同扭矩時，發熱功率是不加減速機的1/2500. 其實不是說額定100mNm的電機幹不到5Nm，往死裡提電流就好了，就是電機會比較燙撐不了幾秒就得冒煙就算上了水冷電費也會比較多... 要想達到相同扭矩又不想太燙就得換 扭矩/發熱 效率高且熱阻小熱容量大的電機那麼又回到2.所說的問題了...還有好處是：1. 一個普通5k線的光電碼盤就能實現1.44mdeg的角度解析度。當然如果你錢多上正餘弦編碼器使勁細分也可以。 或者是一個5相1000步的步進電機可以做到7.2mdeg的解析度 (沒錯我說的就是東方電機的33步進+50:1的諧波)。解析度高的好處是轉速控制可以更精確，由於量化造成的階躍產生的高頻分量變得很小，控制更加平滑。2. 由於有個50:1的大的減速比，減速機出軸受到擾動傳遞到電機端就比直驅縮減了37dB，使得閉環精度在減速機出軸顯得更高。同時轉子等效的轉動慣量提高到了2500倍，使得控制環路的滯後環節受轉子慣量佔主導，而轉子由於直接受電磁力的驅動從而沒有由於剛度造成的扭矩滯後，比直驅要好控。當然缺點還是有的，有了減速機而編碼器裝在電機端的話減速機的製造精度會影響實際精度，多級減速機裡的齒隙油膜厚度變化什麼的經過多級放大還會造成重複精度的下降，還有減速機畢竟有齒輪齧合或是柔輪變形，有壽命限制。總之工業機器人上用減速機就是用電機容易達到的高轉速換取電機不易做到的高扭矩和低質量。就這些，歡迎指正...對了還有，主軸電機由於要切削做功所以是另一回事，不是以上所討論的了。