机器人运用中的齿轮链就像工控机械传动技术的灵魂支撑着其精准而高效的运动
齿轮链作为一种复杂的传动机构,通常由两个或多个齿轮相互配合组成,能够实现运动角位移、角速度、力和力矩的传递。以下以一个简单的两齿轮系统为例,来说明它如何通过图2.72所示的机构结构来转换运动。
图2.72齿轮链机构
在设计时,我们需要考虑到使用齿轮链可能带来的两个关键问题。一方面,由于引入齿轮链会改变系统等效转动惯量,这有利于减小驱动电机响应时间,从而使伺服控制更加精细。但另一方面,存在着由于误差导致的手臂定位不准确的问题,并且如果不采取适当措施,还可能引起伺服系统失稳。
此外,根据实际应用需求,齿轮链可以分为几种不同的类型,如图2.73所示。圆柱齿轮因为其简单结构和高传动效率(约90%),在机器人设计中尤其受欢迎;斜齿轮则提供了输出轴方向变换能力,而锥齿輪和蜗輪蜗杆則能實現輸出軸與輸入軸不位於同一平面的傳動,但它们的效率较低;行星輪系則具有較大的傳動比,但結構複雜。
图2.73常用的齿轮链
(a)圆柱式;(b)斜式;(c)锥式;(d)蜗桨式;(e)行星式