致動器與驅動
直接驅動
直接驅動是指把馬達直接裝在它要帶動的部件上,中間沒有任何齒輪、皮帶或皮帶輪。大多數機器人會在馬達和關節之間放一個齒輪箱,用速度換力量,就像自行車的低速檔能幫你爬坡。直接驅動則丟掉了這個中間環節:馬達自己的軸就是關節,所以馬達做什麼,負載都能立刻、原原本本地感受到。
省去齒輪換來了三樣齒輪往往會破壞的好處。沒有回程間隙——也就是齒輪齒與齒之間那一點點的鬆動或晃動,正是它讓帶齒輪的關節在換方向時顯得鬆垮。這種連接具有高頻寬,意思是它能極快又順滑地響應和反向,因為路徑上沒有任何會彈、會鬆的東西。它還是可反向驅動的:你可以用手抓住手臂去推,馬達會輕鬆轉動,於是機器人能感受到外界的力,而不是與之對抗——這讓它在與人協作時既溫和又安全。
代價是直接驅動的馬達必須做得很大、並靠自身輸出很高的扭矩,因為它得不到齒輪帶來的扭矩放大。所以人們會在更看重順滑、速度和細膩觸感、而非純粹舉力的地方使用直接驅動:高端唱片機的轉盤、相機雲台、對力敏感的機器人手臂,以及某些行走機器人靈活的腿。
由於直接驅動的手臂沒有回程間隙又可反向驅動,人可以用手把它輕輕撥開,它會柔和地順從而不是抗拒——這正是這類手臂被信任可以貼近人工作的關鍵原因。
中間沒有齒輪,意味著馬達和外界可以直接彼此感知。
直接驅動與帶齒輪的關節是相反的取捨:它放棄了廉價的力量,換來速度、順滑,以及感受並順應外界力量的能力。
又稱
另見