為任務選型：功率預算
選擇致動器並不是去買你能負擔得起的最強馬達，而是要在不浪費的前提下讓機器與任務相匹配。首先要確定的是功率與能量預算：關節必須輸出多少機械功率，以及電池能持續供應這一功率多久。功率等於力乘以速度——既用力又快速地運動——所以一個要快速抬起沉重手臂的關節，需求遠高於只是輕推一個輕型夾爪的關節。
三個數字決定了選型：關節在最吃力時刻所需的扭矩（旋轉力）、它必須達到的速度，以及電池儲存的能量。馬達必須提供扭矩；如果單靠馬達不夠，齒輪箱可以用速度換取扭矩；而電池則決定整台機器在必須休息或充電之前能運行多久。
如實的預算把這看作一條鏈，而不是單個零件。電池為馬達驅動器（把電力切換進繞組的電子電路）供電，驅動器驅動馬達，馬達驅動齒輪，齒輪最終帶動負載。每個環節都會以發熱的形式損失一點能量，而最弱的一環會限制整體。從頭到尾為整條鏈選型，你就能避免那個經典錯誤：強勁的馬達卻被太小的驅動器或疲弱的電池餓著。
發熱上限：佔空比與堵轉
馬達幾乎總能產生超過它所能持續輸出的力。極限不在於力氣，而在於發熱。電流流過繞組會使銅線升溫，如果升溫快於馬達向空氣散熱的速度，絕緣層最終會被烤壞。這就是為什麼每個致動器都有佔空比與發熱上限：它可以全力運行的時間比例，以及它絕不能越過的溫度。
這裡有個讓初學者栽跟頭的陷阱。一個能輕鬆抬起負載的馬達，在僅僅托住它時卻可能悄悄燒毀。抬起是短暫的：馬達轉動，運動的部件把空氣搧過繞組，瞬間即過。托住卻是持續不斷的：馬達靜止不動，奮力對抗重力，以零速度運轉卻抽取大電流——因此它不做任何有用的機械功，而幾乎所有電能都直接變成熱量，又沒有運動來幫助把熱帶走。
那個最壞情況有個名字。當馬達被完全卡住、無法轉動時，它產生最大的旋轉力——即堵轉扭矩——但代價是最大電流和最大發熱。堵轉扭矩在規格表上看起來很誘人，但它是危險區，而非工作點。設計者會在它之下留出充裕的餘量，並避免在那裡逗留。
去掉齒輪：直驅與可反向驅動
大多數機器人用齒輪把快而弱的馬達放大成慢而強的關節。齒輪對純粹的力量很奇妙，但有代價：它們帶來背隙——運動反向時一小段鬆動的死區——會因摩擦損失能量，而且關鍵在於，它們讓關節很難被反向推動。而採用直驅時，關節直接螺接到馬達上、完全沒有齒輪，以較小的扭矩換取另一組優點。
最突出的優點是可反向驅動性：你可以抓住關節用手轉動它，馬達會隨你一起轉，而不是像鎖死的螺絲那樣抗拒。高減速比的齒輪箱恰恰相反——推它的輸出端，齒輪幾乎紋絲不動，因為放大馬達力的那個槓桿，同樣會放大你反向施加的任何力。直驅讓這條通路在兩個方向上都保持暢通，於是關節對外部世界保持敏感。
這為什麼重要？可反向驅動的關節能感知它所觸碰的東西。頂著一面牆，馬達電流會以控制器可讀取的方式上升，於是機器人無需專門的感測器就能感知接觸。它在碰撞中也更溫和：沒有剛性齒輪組去硬接衝擊，關節會退讓、會順勢——就像你的手臂被撞到時會自然放鬆一樣。這種天然的退讓是一種機械柔順性——內建於傳動系統之中，而非外加上去。
前沿：準直驅腿
純直驅對於必須靠腿支撐自身重量的機器人來說太弱了。前沿的折中方案是準直驅：一個強勁的低減速比無刷馬達搭配單級輕量齒輪——減速比往往接近六比一，而不是一百比一。這點小小的減速提供了足以站立和跳躍的扭矩，同時又足夠輕柔，使腿保持可反向驅動、依然能感知地面。
這就是為什麼新一代四足機器人和其他足式機器能在碎石上小跑、被推一把後穩住，並在重重落地時吸收衝擊而不碎裂。可反向驅動的腿讓機器人能運行力控制——指令每隻腳蹬地的力度，而非精確指令它落在哪裡——於是肢體與崎嶇地形協商，而不是與之對抗。致動器的機械敏感性，正在完成軟體原本難以完成的工作。
一個更早的、相輔相成的思路從另一側抵達同樣的目標。串聯彈性致動器在馬達與負載之間刻意插入一根柔軟的彈簧。精確測量彈簧的形變量，就能揭示流過關節的確切力——並保護齒輪免受突然衝擊。準直驅讓傳動系統變軟；串聯彈性加進一根彈簧；兩者追逐的是同一個獎賞：一個不只是會運動、更會感知的致動器。
至此，致動器這一章首尾相接。我們從純粹的力量出發，經過功率與發熱預算的紀律約束，走到了靈敏到足以透過自身馬達感知世界的致動器。機器人如何運用這種感知——它如何即時地平衡、邁步、穩住——則是控制與運動的故事，正是在那裡，這些靈敏的驅動才真正活了起來。