在機器人系統(tǒng)中，為何不能直接用伺服電機控制關節(jié)運動，而需要加減速機？
首先要明確工業(yè)機器人關節(jié)的工況：
? ?1. 需要撐住后端機構由于重力產(chǎn)生的扭矩
? ?2. 關節(jié)轉速不高
那么使用減速機的原因有兩點，第一提升扭矩，第二提控制分辨率和閉環(huán)精度
打個比方，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.?轉子轉速比直驅高49倍——本來工業(yè)機器人的關節(jié)轉速就不高一般都是每秒一兩轉，額定100mNm的電機輕松跑6k轉/min，白不轉那么快。要是嫌轉的不夠快??好說，提電壓唄，只要軸承和轉子撐得住。
? ?2.?重量提高到原來3倍——舉個例子?maxon?EC45最厚的那個電機，額定轉矩83mNm,110g，maxon?EC90，額定轉矩560mNm,?600g。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，往死里提電流就好了，就是電機會比較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那么又回到2.所說的問題了...
還有好處是：
? ?1.?一個普通5k線的光電碼盤就能實現(xiàn)1.44mdeg的角度分辨率。當然如果你錢多上正余弦編碼器使勁細分也可以。?或者是一個5相1000步的步進電機可以做到7.2mdeg的分辨率?(沒錯我說的就是東方電機的33步進+50:1的諧波)。分辨率高的好處是轉速控制可以更精確，由于量化造成的階躍產(chǎn)生的高頻分量變得很小，控制更加平滑。
? ?2.?由于有個50:1的大的減速比，減速機出軸受到擾動傳遞到電機端就比直驅縮減了37dB，使得閉環(huán)精度在減速機出軸顯得更高。同時轉子等效的轉動慣量提高到了2500倍，使得控制環(huán)路的滯后環(huán)節(jié)受轉子慣量占主導，而轉子由于直接受電磁力的驅動從而沒有由于剛度造成的扭矩滯后，比直驅要好控。
當然缺點還是有的，有了減速機而編碼器裝在電機端的話減速機的制造精度會影響實際精度，多級減速機里的齒隙油膜厚度變化什么的經(jīng)過多級放大還會造成重復精度的下降，還有減速機畢竟有齒輪嚙合或是柔輪變形，有壽命限制。
總之工業(yè)機器人上用減速機就是用電機容易達到的高轉速換取電機不易做到的高扭矩和低質量。
