就像人类手臂中的关节一样，机器人中的各个可移动部分也通过机器人关节相连。就像人体一样，每个零件都是一个复杂的系统，由许多紧密相连的更小的零件组成。这些零件包括电动机，控制系统，反馈系统和齿轮。

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第1步

控制器从控制设备获取命令并创建运动曲线。

第2步

依靠这个曲线，控制器为电动机生成信号，设置运动的速度和运动轨迹。

第三步

齿轮增加输出扭矩。

第4步

编码器监视过程并将消息发送回控制器。

第5步

控制器分析来自编码器的信号。如果存在错误，则控制器会调整到设定的参数。

组件的特性会影响机器人的性能。让我们看一下机器人关节中的关键组件：交流伺服电机

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机器人的引擎应满足几个要求，确保您的机器人手臂摇动。它应该紧凑，并同时确保输出功率。这里最合适，最可靠的决策是交流或直流伺服电机。它们与常规电动机不同，因为它们基于反馈控制并且仅在接收到信号后才移动。我们使用交流伺服电机。下表说明了用于机器人技术的交流电机的优势。

交流和直流伺服电机的区别

参数                     交流电                                                  直流电

重量和大小         更轻更小                                                 更大更重

速度与扭矩 施加电压的频率和磁极数决定速度适用于高转矩   恒定负载的电源电压与速度成正比

稳定性                  更稳定                                                  不稳定

控制                   更复杂的控制                                           易于控制

价钱                      更贵                                                    不会那么贵

应用 更多伺服系统，无额外要求（CNC）                          伺服系统要求超高精度和重复性。（机器人）

噪声                       大                                                           小

转矩是伺服电机的核心效率特性。可以产生多少力？伺服器的最大负载是多少？它取决于多种因素-运动类型，齿轮箱，电源电压，轴转速，电机尺寸等。

我们创建了6种类型的交流伺服电机来满足客户的需求：

模型 RDrive 50 RDrive 60 RDrive 70 RDrive 85 RDrive 110

额定功率 65瓦 225瓦 155瓦 450瓦 450瓦

额定转速 55转 55转 30转 40转 20转

电源电压 48伏 48伏 48伏 48伏 48伏

RMS电流 1,6安 3,1安 5安 8.8安 9个

工作温度 0 - 35°C 0 - 35°C 0 - 35°C 0 - 35°C 0 - 35°C

额定扭矩 11Nm 39Nm 49Nm 108Nm 216Nm

RMS电流   28Nm   54Nm 82Nm 157Nm 333Nm

对比人类，电机是肌肉，而控制电路则是控制机器人关节的大脑。它通常基于控制回路反馈系统：控制器将命令传输到电动机，将实际结果与输入的结果进行比较，并在需要时调整运动，速度和轨迹。电动机越靠近所需位置，运动越慢。当达到该点时，电源将停止。

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这些控制器既小巧又高效，可以将它们集成到紧凑型伺服电机外壳中。精巧的设计节省了空间，避免了额外的连接器，并降低了EMC（电磁兼容性）。

在机器人关节中，编码器就像机器人的接收器或反馈传感器。它检测电动机的机械运动，以及它如何改变其在空间和时间上的位置。然后，编码器将此信息转换为电脉冲，并将其发送到控制器。

传感器分为两个大的“种类”-增量式和绝对式。主要区别在于它们的跟踪方法。增量编码器需要一个参考点开始。换句话说，每次给传感器供电时，编码器将无法报告当前位置，除非有参考点，否则从零开始计数。绝对值编码器使用特殊的比例尺为电动机位置生成唯一的代码，无需任何校准。通常，增量式编码器比绝对式编码器便宜，但绝对式编码器具有难以比拟的优势。绝对编码器不受停电影响，即使电池耗尽也不会丢失定位。

在选择编码器时，强烈建议考虑要使用机器人关节的环境。与磁性传感器不同，光学传感器具有抗电磁干扰的功能，但受到过多的灰尘，湿气或振动的影响很大。

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RDrive中使用的磁性编码器可抵抗高温，振动和非铁磁性颗粒。两个编码器的组合提高了整个过程的准确性和速度。当一个编码器监视输出轴的运动和速度时，另一个编码器将转子的位置和速度报告给控制器。

齿轮

工业机器人技术的主要趋势是创建小型但功能强大的工具。小型电动机可以快速旋转，但不会产生高扭矩。齿轮在这里发挥了主要作用-将高输出转速转化为高扭矩，从而提高了整个结构的效率。在机械手关节中，齿轮比为1：100。因此，如果伺服电机产生2 N·m的输入转矩，则输出转矩将为200 N·m。

一些伺服电机不包含齿轮箱，因此，应对其进行额外集成。它增加了联轴器故障，零件不匹配以及效率降低的风险。因此，此类伺服电机不是您的机器人的最佳选择。

齿轮齿之间的距离通常会导致空转，速度降低和定位不精确。为了使机器人关节快速准确地使用，使用了零背隙谐波齿轮箱。应变波或谐波齿轮箱由外部固定环，内部柔性环和带有钢球轴承的椭圆波发生器组成。这种结构允许同时实现精确运动控制和高扭矩的最小反冲。