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理论原理

移动机器人技术漫谈(五):减速器

减速器是移动机器人的核心零部件之一,一般应用于移动机器人的动力轮(驱动轮、舵轮等)、举升机构等结构上,起到降低输出转速、增加输出扭矩、改变扭矩方向、降低负载惯量等作用。

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发布于 1周前 阅读:48

       减速器是移动机器人的核心零部件之一,一般应用于移动机器人的动力轮(驱动轮、舵轮等)、举升机构等结构上,起到降低输出转速、增加输出扭矩、改变扭矩方向、降低负载惯量等作用。

       目前,机器人精密减速器技术一直由日本、德国、美国等发达国家掌控,其核心技术仍处于保密状态。据统计,世界75%的精密减速器市场被日本的Harmonica和Nabtesco所占领,这严重制约了我国机器人产业的发展。

       经过多年的科研攻关,我国机器人用精密减速器在技术上获得了一定突破,加上我国机器人产业化发展的局面的逐渐形成,涌现出上海机电、秦川发展、绿的谐波、南通振康、浙江恒丰泰、北京中技克美等本土减速器生产企业。不过,由于我国对机器人用精密减速器的研究起步较晚,技术成熟度和产品稳定性方面还与国外先进水平存在较大差距。

       机器人常用的减速器包括:摆线针轮(RV)减速器、谐波减速器和行星齿轮减速器。

  • 摆线针轮(RV)减速器

       RV减速器技术源于德国,L. Braren博士(劳伦兹·勃朗)于1926年首先提出将摆线齿廓用于精密机械传动,并于1931年在德国慕尼黑创建了“赛古乐”股份有限公司,最先开始摆线减速器的制造和销售,1939年转让给日本住友重机械工业株式会社。RV减速器目前已被广泛应用于工业机器人,机床,医疗检测设备,卫星接收系统等领域。

       摆线针轮减速器全部传动装置可分为三部分:输入部分、减速部分、输出部分。在输入轴上装有一个错位180°的双偏心套,在偏心套上装有两个称为转臂的滚柱轴承,形成H机构、两个摆线轮的中心孔即为偏心套上转臂轴承的滚道,并由摆线轮与针齿轮上一组环形排列的针齿相啮合,以组成齿差为一齿的内啮合减速机构。

       RV减速器具有体积小、重量轻、传动比范围大、寿命长、精度保持稳定、效率高、传动平稳等一系列优点,缺点是机构复杂、制造安装精度要求高、承载能力不大。

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  • 谐波减速器

       谐波减速器是20世纪50年代伴随着空间科学技术的发展,基于在弹性薄壳弹性变形理论,应用金属挠性和弹性力学原理发展起来的一种全新传动形式。谐波减速器由美国发明家C. Walt Musser(马瑟)首先提出,经日本引入后发展实用化。目前,谐波传动已广泛应用于航天航空、机器人、精密加工设备、雷达设备、医疗设备等领域。

       谐波齿轮减速器由波发生器、柔轮和刚轮组成,依靠波发生器使柔轮产生可控弹性变形,并靠柔轮与刚轮啮合来传递运动和动力。谐波传动具有运动精度高,传动比大、质量小、体积小、较小的传动惯量等优点。最重要的是能在密闭空间传递运动,这一点是其他任何机械传动无法实现的。其缺点为在谐波齿轮传动中柔轮每转发生两次椭圆变形,极易引起材料的疲劳损坏,损耗功率大。

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  • 行星齿轮减速器

       行星齿轮减速器主要传动结构为:行星轮,太阳轮,外齿圈。行星减速机因为结构原因,单级减速最小为3,最大一般不超过10,常见减速比为3,4,5,6,8,10,减速机级数一般不超过3,但有部分大减速比定制减速机有4级减速。行星减速机多数是安装在伺服电机和步进电机上,用来降低转速、提升扭矩、匹配惯量。

       相对其他减速器,行星齿轮减速机具有高刚性、高精度(单级可做到1'以内)、高传动效率(单级在97%~98%)、高的扭矩/体积比、终身免维护等特点,其缺点为结构复杂、零件加工精度要求高、制造与安装较困难。

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       移动机器人对减速机的主要要求是轴向长度短、径向负载大、运动精度高。在减速器的选型上,除了根据减速机的需求选择不同的减速机种类外,还需关注减速机的减速比、安装方式、尺寸、精度、受力等。此外,对减速机的要求还包括高可靠性、低噪声、长寿命、免维护等。

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他很懒,什么都没有留下~