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机器人的主心骨几种减速器区别
低位寻逻辑
2022-08-11 22:59:20


据亿欧智库《2022中国工业机器人市场研究报告》,减速器、控制器和伺服系统,这三大核心零部件的成本分别占工业机器人总成本的30%、20%及10%。可见减速器是机器人产品中成本最高的部分。减速器的作用主要是:降低转速,增大输出扭矩,降低负载的惯量。简单说,减速器相当于机械臂的“关节”。当工业流水线上的员工,替换成机器人机械臂,又硬又直的钢铁要靠这些“减速器”完成,定位精度和重复定位精度要求很高的动作。

回到特斯拉机器人身上,马斯克的远期愿景是美好的,可近期实现宣称的能力不免有些困难。不过作为未来技术,人形机器人的构想是理性的,把人类从重复枯燥的工作中解放出来。其价格仅为2.5万美金,而且计划规模生产。从以往马斯克历次夸大事实的行为来看,第一代成品是出的更会是样品机。那其减速器的选择又会如何呢?

不妨比较RV减速器、谐波减速器和行星减速器,比较他们的优缺点和替代性。

RV减速器较机器人中常用的谐波传动具有高得多的疲劳强度、刚度和寿命,而且回差精度稳定,不像谐波传动那样随着使用时间增长运动精度就会显著降低。许多国家的高精度机器人传动多采用RV减速器,因此,RV减速器在先进机器人传动中有逐渐取代谐波减速器的发展趋势。

两种减速器产品在某些型号上存在着替代关系,但这几类减速器只能实现部分替代。绝大部分情况下,各类减速器很难实现替换,比如在速比方面,谐波和RV的速比都要远远大于行星,所以小速比领域是行星的天下。当然行星的速比是可以做大的,但是很难去替换谐波和RV。又比如刚性方面,行星和RV的刚性要好于谐波,在体现刚性的使用工况下,谐波很难有好的表现。谐波减速器的特点是轻和小,在这方面,行星和RV却很难做到。而小速比的行星减速器,在机器人需要大动力的时候,将会提供足够大的动力和快速的响应时间。也就让机器人在突然收到外力时得到完美的反应速度和抵抗能力。

因此可以看出rv减速器在人形机器人方面可以应用在大关节上;谐波减速器适合在手腕、手指等小关节以较小的力度和较高的精度,完成生产生活;而行星减速器在髋部关节腰部关节、膝盖处等,需要提供较大扭力的动力系统和保持平衡的反馈系统上会得到很好的应用。

对于特斯拉减速的选择,目前市场的争论比较大。不过要知道减速器只是一类降低转速,增大输出扭矩的机械传动装置,服务于人形机器人的机械运动的行为而已。几个减速器各有其优劣势,如果参数大致相同也具有替换性,所以具体部位选择的减速器还要看厂商的具体方案。我们参考过去机器人厂商的减速器方案,目前Tesla Optimus技术方案尚未公布。此前本田ASIMO主要应用谐波减速器,而优必选人形机器人Walker的减速器一半为谐波减速器,一半为行星减速器。基于成本和特斯拉技术还在初始阶段,故而有理由让人考虑到特斯拉机器人一部分减速器将采用行星减速器。

注:行星减速机还可以被称为伺服行星减速机、精密行星减速机、精密伺服行星减速机、行星式减速机、行星齿轮减速机、伺服精密行星减速机等。

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