具身智能系列-2.1（减速器篇）

接上文，本文给大家介绍具身智能系列的重要零部件之一——减速器。

具身智能系列-1（小白入门篇）

$绿的谐波(SH688017)$ $中大力德(SZ002896)$ $国茂股份(SH603915)$

减速器是一种作用于原动件与工作机之间的闭式变速传动装置，用于减小转速并增大扭矩。

说人话就是，减速器就是动力源连着小齿轮，小齿轮再连着大齿轮。电机转的飞快，带着小齿轮快快地转，而大齿轮则转的更慢，且转的更有劲。这俩齿轮就合称减速器。

下图为行星减速器：

通常动力源（一般是电机）给的动力，速度快而扭矩小，类似手动挡汽车的5档，但我们的日常机械传动需求是1档，所以减速器的作用就是给动力降档。

在人形机器人领域里，减速器既承担降档作用，也承担调整旋转运动的转动角度的作用。

根据不同口径，减速器可以分为圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗轮蜗杆、三环、摆线针轮、行星以及RV等多个种类。

这里乱七八糟的种类就不讲了，它们的应用领域也千奇百怪，譬如冶金、有色、煤炭、建材、船舶、水利、电力、工程机械及石化等等等吧。

这里只讲三种：谐波、RV、行星。

这仨都是应用于人形机器人领域的精密减速器。

精密减速器是啥？

你看啊，这俩齿轮，起到2作用，一曰传动，二曰调整角度，前者需要齿轮材料能承受住动力源给的动力而不崩坏，后者需要齿轮具备一定的精确度。

那以传动为主要职能的减速器就是一般传动减速器，以确保精度为主要职能的减速器就是精密减速器。

前者力气大，后者准度高。

人形机器人不是大挖机，不用干太重的活，但是对动精度要求很高，譬如给人类喂饭总不能喂进鼻孔，对吧。

所以这就必须要精密。

那要衡量精密，就得有具体指标，这里我把长江的图贴过来。

我一个一个给大家解释这些指标是什么意思，不想细究的同学跳过斜体字哈：

背向间隙：也叫背隙、侧隙，就像齿轮之间的“空隙”，这个值越小，机器运转时的精准度越高。输出端与减速器壳体均固定，在输入端施加±2%额定转矩顺时针和逆时针方向旋转时，减速机输入端有一个微小的角位移，此角位移就是背隙。谐波减速器表现最好（注意行星减速器的单位，它是误差最大的那个）。

传动效率：可以理解为“动力传递的利用率”，数值越高，说明动力在传递过程中浪费得越少，行星减速器的动力利用率是最高的，我推测这个是因为行星减速器的机械结构最简单，我非机械专业，所以不知道推测的对不对。

温升：就是工作时温度升高的幅度，温升小的话，机器不容易因为过热出问题，谐波减速器温升相对低些。这指标既与传动效率相关（浪费的能量越少温升越低），也与机械结构本身的散热能力相关，谐波最好。

噪声：机器工作的安静程度，谐波最好。

减速比：输入转速和输出转速的比例，能体现把转速降低多少的能力，这玩意，理论上你可以把小齿轮做的小小的，大齿轮做的大大的，以此来提高，也可以多放几个齿轮（多级减速）。RV减速器在这点比较顶。

额定转矩下使用寿命：行星减速器能用的时间最长，个人推测也与行星减速器的机械结构简单有关，而且谐波有个部件叫柔轮，那玩意靠本身的形变来工作，所以寿命必然是不得行。

额定输出转矩：能输出的最大力量，RV减速器能输出的力量最大，能干更重的活。

扭转刚性：抵抗扭转变形的能力。注意，就算是金属做的齿轮，受力后也会形变，只不过相较于软材料，形变的程度更低。但在精密传动领域，这个形变就很致命了。因此，扭转刚性的数值越高，说明受力形变程度越低，RV减速器在这方面表现突出，即很“抗扭”。

除上图外，还有一些其他指标，例如空程，即指在工作状态下，当输入轴由正向改为反向旋转时，输出轴在转角上的滞后量等等，我们不是专门的产业人士，大致了解到这里就可以了。

另：感兴趣的同学还可以去搜谐波减速器的工作动图，你一定会惊叹于机械老哥们的天才大脑。

那应用于机器人中，三种减速器的优劣各有什么呢？

依旧用长江的图：

总结下重点：

1、谐波：小、轻、精度高、但负重最低，可用于上肢；

2、RV：大、重，贵、但可以高负载，可用于下肢或负重关节；

3、行星：便宜+便宜+便宜+便宜+便宜+皮实+皮实+皮实+皮实+皮实——2大优点，降本利器。

好，先写到这，欲知后事如何，且听下回分解。

爱你们