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就像人類手臂中的關節一樣，機器人中的各個可移動部分也通過機器人關節相連。就像人體一樣，每個零件都是一個復雜的系統，由許多緊密相連的更小的零件組成。這些零件包括電動機，控制系統，反饋系統和齒輪。

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第1步

控制器從控制設備獲取命令并創建運動曲線。

第2步

依靠這個曲線，控制器為電動機生成信號，設置運動的速度和運動軌跡。

第三步

齒輪增加輸出扭矩。

第4步

編碼器監視過程并將消息發送回控制器。

第5步

控制器分析來自編碼器的信號。如果存在錯誤，則控制器會調整到設定的參數。

組件的特性會影響機器人的性能。讓我們看一下機器人關節中的關鍵組件：交流伺服電機

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機器人的引擎應滿足幾個要求，確保您的機器人手臂搖動。它應該緊湊，并同時確保輸出功率。這里最合適，最可靠的決策是交流或直流伺服電機。它們與常規電動機不同，因為它們基于反饋控制并且僅在接收到信號后才移動。我們使用交流伺服電機。下表說明了用于機器人技術的交流電機的優勢。

交流和直流伺服電機的區別

參數                     交流電                                                  直流電

重量和大小         更輕更小                                                 更大更重

速度與扭矩 施加電壓的頻率和磁極數決定速度適用于高轉矩   恒定負載的電源電壓與速度成正比

穩定性                  更穩定                                                  不穩定

控制                   更復雜的控制                                           易于控制

價錢                      更貴                                                    不會那么貴

應用 更多伺服系統，無額外要求（CNC）                          伺服系統要求超高精度和重復性。（機器人）

噪聲                       大                                                           小

轉矩是伺服電機的核心效率特性。可以產生多少力？伺服器的最大負載是多少？它取決于多種因素-運動類型，齒輪箱，電源電壓，軸轉速，電機尺寸等。

我們創建了6種類型的交流伺服電機來滿足客戶的需求：

模型 RDrive 50 RDrive 60 RDrive 70 RDrive 85 RDrive 110

額定功率 65瓦 225瓦 155瓦 450瓦 450瓦

額定轉速 55轉 55轉 30轉 40轉 20轉

電源電壓 48伏 48伏 48伏 48伏 48伏

RMS電流 1,6安 3,1安 5安 8.8安 9個

工作溫度 0 - 35°C 0 - 35°C 0 - 35°C 0 - 35°C 0 - 35°C

額定扭矩 11Nm 39Nm 49Nm 108Nm 216Nm

RMS電流   28Nm   54Nm 82Nm 157Nm 333Nm

對比人類，電機是肌肉，而控制電路則是控制機器人關節的大腦。它通常基于控制回路反饋系統：控制器將命令傳輸到電動機，將實際結果與輸入的結果進行比較，并在需要時調整運動，速度和軌跡。電動機越靠近所需位置，運動越慢。當達到該點時，電源將停止。

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這些控制器既小巧又高效，可以將它們集成到緊湊型伺服電機外殼中。精巧的設計節省了空間，避免了額外的連接器，并降低了EMC（電磁兼容性）。

在機器人關節中，編碼器就像機器人的接收器或反饋傳感器。它檢測電動機的機械運動，以及它如何改變其在空間和時間上的位置。然后，編碼器將此信息轉換為電脈沖，并將其發送到控制器。

傳感器分為兩個大的“種類”-增量式和絕對式。主要區別在于它們的跟蹤方法。增量編碼器需要一個參考點開始。換句話說，每次給傳感器供電時，編碼器將無法報告當前位置，除非有參考點，否則從零開始計數。絕對值編碼器使用特殊的比例尺為電動機位置生成唯一的代碼，無需任何校準。通常，增量式編碼器比絕對式編碼器便宜，但絕對式編碼器具有難以比擬的優勢。絕對編碼器不受停電影響，即使電池耗盡也不會丟失定位。

在選擇編碼器時，強烈建議考慮要使用機器人關節的環境。與磁性傳感器不同，光學傳感器具有抗電磁干擾的功能，但受到過多的灰塵，濕氣或振動的影響很大。

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RDrive中使用的磁性編碼器可抵抗高溫，振動和非鐵磁性顆粒。兩個編碼器的組合提高了整個過程的準確性和速度。當一個編碼器監視輸出軸的運動和速度時，另一個編碼器將轉子的位置和速度報告給控制器。

齒輪

工業機器人技術的主要趨勢是創建小型但功能強大的工具。小型電動機可以快速旋轉，但不會產生高扭矩。齒輪在這里發揮了主要作用-將高輸出轉速轉化為高扭矩，從而提高了整個結構的效率。在機械手關節中，齒輪比為1：100。因此，如果伺服電機產生2 N·m的輸入轉矩，則輸出轉矩將為200 N·m。

一些伺服電機不包含齒輪箱，因此，應對其進行額外集成。它增加了聯軸器故障，零件不匹配以及效率降低的風險。因此，此類伺服電機不是您的機器人的最佳選擇。

齒輪齒之間的距離通常會導致空轉，速度降低和定位不精確。為了使機器人關節快速準確地使用，使用了零背隙諧波齒輪箱。應變波或諧波齒輪箱由外部固定環，內部柔性環和帶有鋼球軸承的橢圓波發生器組成。這種結構允許同時實現精確運動控制和高扭矩的最小反沖。