Почему роботы используют гармонический редуктор вместо зубчатого редуктора?

Роботы как интеллектуальные устройства, способные выполнять различные задачи вместо людей, широко применяются в таких отраслях, как производство, здравоохранение и оборона. Шарнирная система передачи робота играет решающую роль в его движении, а редуктор, как важный компонент шарнирной системы передачи, существенно влияет на производительность и технический уровень робота. В настоящее время в роботах обычно используются два основных типа редукторов: гармонические приводы и обычные зубчатые редукторы.

1) Структурное сравнение

<р>1. гармонический привод — это высокоточный редуктор, основанный на принципе гибкая передача. Его конструкция состоит из трех основных частей: жесткой шестерни, генератора волн и гибкого сплайна. В процессе работы жесткая шестерня остается неподвижной, с равномерно распределенными вокруг нее зубьями, а гибкая шлицевая, имеющая меньшее количество зубьев, чем жесткая шестерня, за каждый оборот жесткой шестерни поворачивается в противоположную сторону на соответствующий угол. Генератор волн эллиптического профиля поддерживает гибкий сплайн и приводит его в движение, заставляя его подвергаться пластической деформации. Во время вращения только несколько зубьев гибкой шлицы на эллиптическом конце входят в зацепление с жесткой шестерней, позволяя гибкой шлицу свободно вращаться на определенный угол относительно жесткой шестерни.

С другой стороны, обычный зубчатый редуктор состоит из шестерен, подшипников и корпуса. Для сравнения, структура гармонического привода более сложна, но он также обладает более высокой точностью и надежностью.

<р>2. Сравнение эффективности трансмиссии: КПД трансмиссии гармонического привода обычно превышает 90%, тогда как у обычного зубчатого редуктора он составляет около 80%. Это связано с тем, что гармонический привод использует принцип передачи гибкой зубчатой передачи, уменьшая потери энергии в процессе передачи.

<р>3. Сравнение точности: точность гармонического привода обычно составляет менее 1 угловой минуты, тогда как точность обычного зубчатого редуктора составляет около 5 угловых минут. Это связано с тем, что гармонический привод, использующий принцип передачи гибкой зубчатой передачи, обеспечивает более высокую точность и повторяемость позиционирования.

<р>4. Сравнение грузоподъемности

Нагрузочная способность гармонического редуктора обычно превышает 1000 Нм, тогда как нагрузка обычного редуктора составляет около 500 Нм. Это связано с тем, что гармонический редуктор использует принцип гибкой зубчатой передачи, который обеспечивает более высокую нагрузочную способность.

2) Производительность преобразователей гармоник

<ул> <ли>

Высокая точность

Гармонический редуктор с гибким принципом зубчатой передачи обеспечивает более высокую точность и повторяемость. Это позволяет роботу более точно контролировать свое положение и позу во время движения.

<ул> <ли>

Высокая грузоподъемность

Гибкий принцип зубчатой передачи гармонического редуктора позволяет ему выдерживать более высокие нагрузки. Это повышает возможности и стабильность робота при выполнении задач.

<ул> <ли>

Высокая эффективность передачи

КПД передачи редуктора гармоник обычно превышает 90%, что снижает потери энергии во время передачи. Это позволяет роботу более эффективно использовать энергию, повышая общую эффективность его работы.

<ул> <ли>

Высокая надежность

Несмотря на сложную конструкцию, гармонический редуктор также обеспечивает более высокую надежность. Гибкий принцип передачи передач продлевает срок службы робота, уменьшая трение и износ во время трансмиссии.

Судя по приведенному выше сравнению, роботы требуют компактных размеров и высокой точности. Гармонический редуктор максимизирует технические характеристики с точки зрения высокой точности, небольшого зазора, большого передаточного числа и компактных размеров, отвечая требованиям гибкости роботов малого и среднего размера. Следовательно, из-за широкого использования преобразователей гармоник в соединениях роботов промышленные роботы известны своей исключительной повторяемостью. Современные промышленные роботы могут достигать субмикронной повторяемости за тысячи повторяющихся циклов. Например, в следующем видео демонстрируется тест на повторяемость одноосного робота с использованием редуктора гармоник определенной марки с измеренной повторяемостью менее 1 микрона (0,001 миллиметра).

​3） Заключение

По сравнению с обычными редукторами роботы, оснащенные гармоническими редукторами, демонстрируют более высокую точность, грузоподъемность, эффективность передачи и надежность. Поэтому выбор подходящего редуктора имеет решающее значение для повышения производительности и технологических возможностей роботов как при разработке, так и при применении.