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减速机是怎么代替电动机转速来控制机器人的关节运动?

作者: 194 次浏览 时间:2020-04-23

信息摘要:西玛电机认为,在工业用机器人中使用减速机,是将电动机中容易达到的高转速与电动机中难以达到的高转矩和低品质进行交换。...

  西玛电机技术部资料:减速机是什么代替电动机转速来控制机器人的关节运动?要回答这个问题,首先要明确工业机器人关节的状况


  1 。工业机器人的关节需要支撑后端机构的重力引起的扭矩。


  2 .工业机器人关节转速不高。 机器人的关节角速度非常低,电动机以极低的速度旋转是不稳定的,难以控制,需要一台机器人以比较合理的旋转速度使电动机运动,保证运动的平滑度。


  使用减速机的理由之一是提高转矩,二是提高分辨率和闭环精度。


  例如,50:1的高次谐波减速机可轻松将额定值100mNm的电动机的额定转矩提高到5Nm


  1 .转子转速比直接驱动器高49倍


  原本工业机器人的关节转速就不高,一般是每秒1、2转,额定100mNm的电动机是6k转/min,跑得像白转一样快。 如果周围不够的话? 解决方法是提高电压,但这需要考虑轴承和转子是否支撑。


  2 .重量是原来的3倍


  举个例子,maxon  EC45的最厚电动机额定扭矩为83mNm,重量为110g的maxon  EC90的额定扭矩为560mNm,重量为600g。 根据这两个数据,大脑可以弥补额定值为5Nm的电动机重量的几倍。


  3 .维持相同转矩时,发热功率为不加减速机的1/2500


  实际上,额定值100mNm的电动机并不是不到5Nm,只要死亡时流过电流就可以了,但是这样的话电动机会迅速变热,不到几秒钟就会冒烟,成为水冷电费也很多。 如果不想达到相同的扭矩而变热,必须更换扭矩/发热效率高、热阻小、热容量大的电动机,回到2所述的问题。


  此外,西玛电机认为使用减速机的优点如下:


  1 .以更低价格的机器实现更高的分辨率


  普通的5k线光电编码盘可以实现1.44mdeg的角度分辨率(当然,资金过多的话正馀弦编码器强烈细分也可以实现)。 可替换地,在5相1000步骤0-x  642中产生7.2mdeg的分辨率(在这里为东方0-x  642的33步骤50:1的谐波)。 分辨率高的优点是旋转速度控制变得更,由此基于量化的步进的高频分量变小,控制变得更加平滑。


  2 .提高闭环精度,建立更好的控制环


  由于减速比为50:1,因此减速器的轴受到干扰而传输至电动机端的比直接驱动器减少37dB,并且减速器的轴的闭环精度看起来更高。 同时,由于转子等效转矩为2500倍,因此控制环的延迟由转子转矩支配,转子由直接电磁力驱动,因此没有刚性引起的转矩延迟,控制比直接驱动更好。减速机是什么代替电动机转速来控制机器人的关节运动?


  当然,使用减速机并不完美,也有缺点,但是两相比较来说,使用减速机比较好。


  减速机是怎么代替电动机转速来控制机器人的关节运动?


  西玛电机总结的使用减速机的缺点:


  1 .配置减速机,将编码器安装在电动机端时,减速机的制造精度会影响实际的精度


  2 .多级减速机的间隙油膜厚度的变化等小误差多级放大时,重复精度可能会降低


  3 .减速机有齿轮啮合和柔轮的变形,寿命有限


  4 。由于多连杆机构相对于齿隙的非线性耦合,机器人的精度差,因此工业机器人不仅精度高,而且机器人很难单纯地进行离线编程,提高了展开的难度和成本。


  以上是无法直接控制伺服电动机的转子转速来控制关节运动而需要使用减速机的理由。 目前有机器人由电动机驱动,但由于上述问题,成熟度仍稍差。


  也就是说,在工业用机器人中使用减速机,是将电动机中容易达到的高转速与电动机中难以达到的高转矩和低品质进行交换。


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