为什么使用减速器？为什么不直接控制电机转速来控制机器人关节运动？

在机器人系统中，为什么不能直接控制伺服电机转子转速控制关节运动，为何还需要减速器？

要回答这个问题，首先要明确工业机器人关节的工况：

1. 工业机器人的关节需要撑住后端机构由于重力产生的扭矩。

2. 工业机器人关节转速不高。机器人关节角速度很低，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。

例如，一个50:1的谐波减速机就能轻松将一个额定100mNm的电机的额定扭矩提升到5Nm，代价是：

1.转子转速比直驱高49倍

本来工业机器人的关节转速就不高，一般都是每秒一两转，额定100mNm的电机轻松跑6k转/min，白不转那么快。要是嫌转的不够快?解决办法就是提电压，但这要考虑的是轴承和转子是否撑得住。

2.重量提高到原来3倍

举个例子，maxon EC45最厚的电机额定转矩为83mNm，重110g；maxon EC90的额定转矩为560mNm，重600g。从这个两个数据出发，可以脑补一下额定5Nm的电机重量是多少倍。

3.维持相同扭矩时，发热功率是不加减速机的1/2500

其实不是说额定100mNm的电机干不到5Nm，也是可以做到的，只要往死里提电流就好了，但这样将会造成电机快速发烫，撑不了几秒就得冒烟，就算上了水冷电费也会比较多。要想达到相同扭矩又不想太烫就得换扭矩/发热效率高且热阻小、热容量大的电机，但这样就又回到2所说的问题了。