機器人為什么用減速機?
機器人適用減速機的原因:
1.工業(yè)機器人的關(guān)節(jié)需要撐住后端機構(gòu)由于重力產(chǎn)生的扭矩。
2.工業(yè)機器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)速不高。機器人關(guān)節(jié)角速度很低,可電機在極低的速度下轉(zhuǎn)動是不平穩(wěn)的,控制不易,需要一個機械讓電機在較合理的轉(zhuǎn)速下運動,保證運動的平順。
3. 為保證工業(yè)機器人在生產(chǎn)中能夠可靠地完成工序任務(wù),并確保工藝質(zhì)量,對工業(yè)機器人的定位精度和重復(fù)定位精度要求很高。
為了解決以上問題需要在提升扭矩、保證電機轉(zhuǎn)速和控制分辨率和閉環(huán)精度三方面找到有效的解決辦法,而減速機就能輕松解決這些問題:
一、提扭矩
一個50:1的諧波減速機就能輕松將一個額定100mNm的電機的額定扭矩提升到5Nm,而如果是直驅(qū)的5Nm電機就需要更大的體積來保證其輸出功率,想做的更小就要增加電機的電流,這樣又會造成電機的嚴(yán)重發(fā)熱,降低了電機的使用壽命和可靠性,而維持相同扭矩增加減速機的電機發(fā)熱量只是原來的1/2500。
二、保證電機的轉(zhuǎn)速
本來工業(yè)機器人的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)速就不高,一般都是每秒一兩轉(zhuǎn),額定100mNm的電機輕松跑6k轉(zhuǎn)/min。要是嫌轉(zhuǎn)的不夠快?解決辦法就是電壓,但這要考慮的是軸承和轉(zhuǎn)子是否撐得住。
三、控制分辨率和閉環(huán)精度
分辨率高的好處是轉(zhuǎn)速控制可以更精確,由于量化造成的階躍產(chǎn)生的高頻分量變得很小,控制更加平滑。轉(zhuǎn)子等效的轉(zhuǎn)動慣量提高到了2500倍,使得控制環(huán)路的滯后環(huán)節(jié)受轉(zhuǎn)子慣量占主導(dǎo),而轉(zhuǎn)子由于直接受電磁力的驅(qū)動從而沒有由于剛度造成的扭矩滯后,比直驅(qū)要好控。
機器人減速機特點:
1.中空結(jié)構(gòu):機器人專用減速機的轉(zhuǎn)盤為中空結(jié)構(gòu),伺服電機連接在側(cè)邊,方便冶具中的氣管、電線安裝。
2.高重復(fù)定位精度:機器人專用減速機采用單級螺旋齒輪減速方式來增大輸出扭矩,齒輪精度等級達(dá)5級以下,加之靈活的調(diào)隙機構(gòu),通過改變兩齒輪中心距的方式來控制側(cè)隙,使得中空旋轉(zhuǎn)平臺的空回極小,重復(fù)定位精度在5弧秒以下。
3.高剛性:機器人專用減速機的轉(zhuǎn)盤由一套精密交叉滾子軸承支撐,軸承中的滾子呈90度交錯排列,并且滾子直徑略大于軸承內(nèi)圈與外圈間的滾道尺寸,使得交叉滾子軸承的內(nèi)外圈及滾子之間存在預(yù)緊力,由此軸承支撐的伺服旋轉(zhuǎn)平臺轉(zhuǎn)盤能夠承 受徑向、軸向、傾覆等各種力矩,其剛性是傳統(tǒng)軸承的10倍以上。
4.高旋轉(zhuǎn)精度:機器人專用減速機在組裝完成后,以平臺的交叉滾子軸承為旋轉(zhuǎn)中心,再次對轉(zhuǎn)盤的外徑,端面進行磨削(標(biāo)準(zhǔn)級為精車),保證轉(zhuǎn)盤的同軸度,平行度等形位公差。
使用減速機的缺點:
1. 如果配置了減速機而編碼器又裝在電機端的話,減速機的制造精度會影響實際精度;
2. 多級減速機里的齒隙油膜厚度變化等小誤差經(jīng)過多級放大還是會造成重復(fù)精度的下降;
3. 還有減速機畢竟有齒輪嚙合或是柔輪變形,有壽命限制;
4. 對多連桿機構(gòu)齒隙的非線性耦合使得機器人的絕對精度較差,所以工業(yè)機器人只談重復(fù)定位精度不談絕對精度,從而使得機器人很難純粹地進行離線編程,提高了部署的難度和成本。
機器人可以使用那些減速機:機器人可使用RV減速機、諧波減速機、行星減速機、蝸輪蝸桿減速機等;