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)節需要撐住后端機構由于重力產(chǎn)生的扭矩。
2.工業(yè)機器人關(guān)節轉速不高。機器人關(guān)節角速度很低,可電機在極低的速度下轉動(dòng)是不平穩的,控制不易,需要一個(gè)機械讓電機在較合理的轉速下運動(dòng),保證運動(dòng)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定位精度要求很高。
為了解決以上問(wèn)題需要在提升扭矩、保證電機轉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(wèn)題:
一、提扭矩
一個(gè)50:1的諧波減速機就能輕松將一個(gè)額定100mNm的電機的額定扭矩提升到5Nm,而如果是直驅的5Nm電機就需要更大的體積來(lái)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(huì )造成電機的嚴重發(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(lái)的1/2500。
二、保證電機的轉速
本來(lái)工業(yè)機器人的關(guān)節轉速就不高,一般都是每秒一兩轉,額定100mNm的電機輕松跑6k轉/min。要是嫌轉的不夠快?解決辦法就是電壓,但這要考慮的是軸承和轉子是否撐得住。
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。轉子等效的轉動(dòng)慣量提高到了2500倍,使得控制環(huán)路的滯后環(huán)節受轉子慣量占主導,而轉子由于直接受電磁力的驅動(dòng)從而沒(méi)有由于剛度造成的扭矩滯后,比直驅要好控。
機器人減速機特點(diǎn):
1.中空結構:機器人專(zhuān)用減速機的轉盤(pán)為中空結構,伺服電機連接在側邊,方便冶具中的氣管、電線(xiàn)安裝。
2.高重復定位精度:機器人專(zhuān)用減速機采用單級螺旋齒輪減速方式來(lái)增大輸出扭矩,齒輪精度等級達5級以下,加之靈活的調隙機構,通過(guò)改變兩齒輪中心距的方式來(lái)控制側隙,使得中空旋轉平臺的空回極小,重復定位精度在5弧秒以下。
3.高剛性:機器人專(zhuān)用減速機的轉盤(pán)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圈與外圈間的滾道尺寸,使得交叉滾子軸承的內外圈及滾子之間存在預緊力,由此軸承支撐的伺服旋轉平臺轉盤(pán)能夠承 受徑向、軸向、傾覆等各種力矩,其剛性是傳統軸承的10倍以上。
4.高旋轉精度:機器人專(zhuān)用減速機在組裝完成后,以平臺的交叉滾子軸承為旋轉中心,再次對轉盤(pán)的外徑,端面進(jìn)行磨削(標準級為精車(chē)),保證轉盤(pán)的同軸度,平行度等形位公差。
使用減速機的缺點(diǎn):
1. 如果配置了減速機而編碼器又裝在電機端的話(huà),減速機的制造精度會(huì )影響實(shí)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(guò)多級放大還是會(huì )造成重復精度的下降;
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. 對多連桿機構齒隙的非線(xiàn)性耦合使得機器人的絕對精度較差,所以工業(yè)機器人只談重復定位精度不談絕對精度,從而使得機器人很難純粹地進(jìn)行離線(xiàn)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;