工业机械手设计中为何要采用行星减速机

2018-5-30 来源：广东宏博电子

2008年前中国加工制造业曾经一度辉煌，上万人的大厂比比皆是，这样的景象到在2018已不复存在了。一个非常重要的原因是，国内加工企业主要是为国外品牌代工，本身没有自主品牌，没有自己的产品，当客户的订单发往其它东南亚地区时，中国工厂就出现没在订单可做的情况，若大的工厂就会直接出现危机，加上中国制造业的成本越来越高。要想走出困境，工业自动化将是中国制造企业的未来，从政府到企业都已达成同识，中国制造2025，一定是工业自动化，让机械代替人工生产，中国要走高端制造业之路。

在工业自动化中，有一种设备我们不能不提及，那就是工业机械手，它将成中代替人工双手的重要工具，将应用到各行各业的生产经营中，它的优势是不容质疑的。目前，国内大量的企业在工业机械手方面得到了飞速的发展，但也有一定的问题，主要是就是产品的精确度与活动范围有提高的空间，这方面的需要一定非常重要的配件，就是工业机械手减速机。

在工业机械手系统中，为什么不能直接控制伺服电机转子转速控制关节运动，为何还需要行星减速机呢？
要回答这个问题，首先要明确工业机器人关节的工况：

1. 工业机械手的关节需要撑住后端机构由于重力产生的扭矩。

2. 工业机械手关节转速不高。机械手关节角速度很低，可电机在极低的速度下转动是不平稳的，控制不易，需要一个机械让电机在较合理的转速下运动，保证运动的平顺。

那么使用减速机的原因有两点，第一点是提扭矩，第二点就是提控制分辨率和闭环精度。

 

机械手使用行星减速机的好处有：

1.以更低价格的机械实现更高的分辨率，一个普通5k线的光电码盘就能实现1.44mdeg的角度分辨率（当然，如果资金太多上正余弦编码器使劲细分也可以实现的）；或者是一个5相1000步的步进电机可以做到7.2mdeg的分辨率（此处说的就是东方电机的33步进+50:1的谐波）。分辨率高的好处是转速控制可以更精确，由于量化造成的阶跃产生的高频分量变得很小，控制更加平滑。

2. 提高闭环精度，更好的控制控制环路。由于有个50:1的大减速比，机械手减速机出轴受到扰动传递到电机端就比直驱缩减了37dB，使得闭环精度在减速机出轴显得更高。同时转子等效的转动惯量提高到了2500倍，使得控制环路的滞后环节受转子惯量占主导，而转子由于直接受电磁力的驱动从而没有由于刚度造成的扭矩滞后，比直驱要好控。

为何美国政府这几年在着力让制造业回归？制造业强刚国强，这个道理谁都懂得。中国制造业也要往高端制造业发展，以往用人品红利获得的优势不可能再有，我们必须让自动化生产做好，做强，让制造业的优势成为世界选择我们的理由。

作为长期为机械手制造企业提供全套行星减速机的企业，我们非常相信中国机械手行业的研发能力，可以为中国制造业提供强大的技术设备支持！

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