為什么使用減速器？為什么不直接控制電機轉(zhuǎn)速來控制機器人關(guān)節(jié)運動？

在機器人系統(tǒng)中，為什么不能直接控制伺服電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速控制關(guān)節(jié)運動，為何還需要減速器？

要回答這個問題，首先要明確工業(yè)機器人關(guān)節(jié)的工況：

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。

那么使用減速機的原因有兩點，第一點是提扭矩，第二點就是提控制分辨率和閉環(huán)精度。

例如，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，代價是：

1.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速比直驅(qū)高49倍

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，白不轉(zhuǎn)那么快。要是嫌轉(zhuǎn)的不夠快?解決辦法就是提電壓，但這要考慮的是軸承和轉(zhuǎn)子是否撐得住。

2.重量提高到原來3倍

舉個例子，maxon EC45最厚的電機額定轉(zhuǎn)矩為83mNm，重110g；maxon EC90的額定轉(zhuǎn)矩為560mNm，重600g。從這個兩個數(shù)據(jù)出發(fā)，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(fā)熱功率是不加減速機的1/2500

其實不是說額定100mNm的電機干不到5Nm，也是可以做到的，只要往死里提電流就好了，但這樣將會造成電機快速發(fā)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(fā)熱效率高且熱阻小、熱容量大的電機，但這樣就又回到2所說的問題了。