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減速機(jī)是怎么代替電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)?
時(shí)間:2020-4-27 15:54:31 來(lái)源:西安西瑪電機(jī)廠 作者: 點(diǎn)擊:
西瑪電機(jī)技術(shù)部資料:減速機(jī)是什么代替電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)?要回答這個(gè)問(wèn)題,首先要明確工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)的狀況
1 .工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)需要支撐后端機(jī)構(gòu)的重力引起的扭矩。
2 .工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)速不高。 機(jī)器人的關(guān)節(jié)角速度非常低,電動(dòng)機(jī)以極低的速度旋轉(zhuǎn)是不穩(wěn)定的,難以控制,需要一臺(tái)機(jī)器人以比較合理的旋轉(zhuǎn)速度使電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng),保證運(yùn)動(dòng)的平滑度。
使用減速機(jī)的理由之一是提高轉(zhuǎn)矩,二是提高分辨率和閉環(huán)精度。
例如,50:1的高次諧波減速機(jī)可輕松將額定值100mNm的電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩提高到5Nm
1 .轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速比直接驅(qū)動(dòng)器高49倍
原本工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)速就不高,一般是每秒1、2轉(zhuǎn),額定100mNm的電動(dòng)機(jī)是6k轉(zhuǎn)/min,跑得像白轉(zhuǎn)一樣快。 如果周圍不夠的話? 解決方法是提高電壓,但這需要考慮軸承和轉(zhuǎn)子是否支撐。
2 .重量是原來(lái)的3倍
舉個(gè)例子,maxon EC45的最厚電動(dòng)機(jī)額定扭矩為83mNm,重量為110g的maxon EC90的額定扭矩為560mNm,重量為600g。 根據(jù)這兩個(gè)數(shù)據(jù),大腦可以彌補(bǔ)額定值為5Nm的電動(dòng)機(jī)重量的幾倍。
3 .維持相同轉(zhuǎn)矩時(shí),發(fā)熱功率為不加減速機(jī)的1/2500
實(shí)際上,額定值100mNm的電動(dòng)機(jī)并不是不到5Nm,只要死亡時(shí)流過(guò)電流就可以了,但是這樣的話電動(dòng)機(jī)會(huì)迅速變熱,不到幾秒鐘就會(huì)冒煙,成為水冷電費(fèi)也很多。 如果不想達(dá)到相同的扭矩而變熱,必須更換扭矩/發(fā)熱效率高、熱阻小、熱容量大的電動(dòng)機(jī),回到2所述的問(wèn)題。
此外,西瑪電機(jī)認(rèn)為使用減速機(jī)的優(yōu)點(diǎn)如下:
1 .以更低價(jià)格的機(jī)器實(shí)現(xiàn)更高的分辨率
普通的5k線光電編碼盤(pán)可以實(shí)現(xiàn)1.44mdeg的角度分辨率(當(dāng)然,資金過(guò)多的話正馀弦編碼器強(qiáng)烈細(xì)分也可以實(shí)現(xiàn))。 可替換地,在5相1000步驟0-x 642中產(chǎn)生7.2mdeg的分辨率(在這里為東方0-x 642的33步驟50:1的諧波)。 分辨率高的優(yōu)點(diǎn)是旋轉(zhuǎn)速度控制變得更,由此基于量化的步進(jìn)的高頻分量變小,控制變得更加平滑。
2 .提高閉環(huán)精度,建立更好的控制環(huán)
由于減速比為50:1,因此減速器的軸受到干擾而傳輸至電動(dòng)機(jī)端的比直接驅(qū)動(dòng)器減少37dB,并且減速器的軸的閉環(huán)精度看起來(lái)更高。 同時(shí),由于轉(zhuǎn)子等效轉(zhuǎn)矩為2500倍,因此控制環(huán)的延遲由轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩支配,轉(zhuǎn)子由直接電磁力驅(qū)動(dòng),因此沒(méi)有剛性引起的轉(zhuǎn)矩延遲,控制比直接驅(qū)動(dòng)更好。減速機(jī)是什么代替電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)?
當(dāng)然,使用減速機(jī)并不完美,也有缺點(diǎn),但是兩相比較來(lái)說(shuō),使用減速機(jī)比較好。
減速機(jī)是怎么代替電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)?
西瑪電機(jī)總結(jié)的使用減速機(jī)的缺點(diǎn):
1 .配置減速機(jī),將編碼器安裝在電動(dòng)機(jī)端時(shí),減速機(jī)的制造精度會(huì)影響實(shí)際的精度
2 .多級(jí)減速機(jī)的間隙油膜厚度的變化等小誤差多級(jí)放大時(shí),重復(fù)精度可能會(huì)降低
3 .減速機(jī)有齒輪嚙合和柔輪的變形,壽命有限
4 .由于多連桿機(jī)構(gòu)相對(duì)于齒隙的非線性耦合,機(jī)器人的精度差,因此工業(yè)機(jī)器人不僅精度高,而且機(jī)器人很難單純地進(jìn)行離線編程,提高了展開(kāi)的難度和成本。
以上是無(wú)法直接控制伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速來(lái)控制關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)而需要使用減速機(jī)的理由。 目前有機(jī)器人由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),但由于上述問(wèn)題,成熟度仍稍差。
也就是說(shuō),在工業(yè)用機(jī)器人中使用減速機(jī),是將電動(dòng)機(jī)中容易達(dá)到的高轉(zhuǎn)速與電動(dòng)機(jī)中難以達(dá)到的高轉(zhuǎn)矩和低品質(zhì)進(jìn)行交換。
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