致動器與驅動

齒隙

齒隙是兩個咬合齒輪之間那一點點自由的空程——你轉動其中一個齒輪、另一個卻沒有立刻跟上時,所感到的那一絲鬆動。齒輪沒法做到嚴絲合縫地貼合,否則就會卡死、磨咬;於是工程師在齒與齒之間留下一道極細的縫。這道縫有助於運轉順暢,但它意味著每當主動齒輪改變方向,從動齒輪都會遲一絲才動。你在一輛舊自行車上會遇到同樣的事:往前蹬,鏈條咬上之前會有短短一段「空腳」。那段空腳就是齒隙。

對機器人來說,這點小曠量關係重大。當一個關節反向時,馬達得先把這段齒隙「吃掉」,肢體才會真正動起來,於是真實位置會落後於控制器下達的指令——這種定位誤差會在手臂指尖處表現為一點小晃動或不精準。更糟的是,這道縫讓負載在振動下來回咯噔、撞擊齒面,這又反饋回控制系統,可能讓本該俐落收尾的緊湊、快速動作變得抖動或來回找位。這正是為什麼高精度關節偏愛諧波減速器這類幾乎零齒隙的設計,也是為什麼便宜的齒輪玩具相比之下摸起來鬆鬆垮垮。

讓一隻磨損的機器人手臂先前移 1 毫米,再後退 1 毫米。在後退時,動作剛開始的那一小段裡它可能紋絲不動,因為馬達正在把齒輪空程吃掉——之後指尖才真正後退。那道看不見的空隙,就是齒隙在現身。

在反向時,馬達得先跨過那道空隙,肢體才動——這段遲滯就是齒隙。

一點點齒隙也並非全是壞事——它給潤滑留出空間,給零件受熱膨脹留出餘地,還能防止齒與齒咬死。要緊的是把它控制得足夠小,讓機器人保持準確,又別把齒輪壓得太緊,以致卡死或很快磨損。

又稱
gear playlost motion空程間隙