机器人设计避坑指南43——拆一个你没见过的减速机
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新年伊始，我决定对一个特别的减速机进行拆解学习。这款减速机相对少见，可能手册的使用者不多，真实产品见者更少，因为它仅由个别减速机厂家制造，且在国内使用频率较低。我偶然间在淘宝上购买了这款产品，出于好奇与学习目的，将其放置于车中观察许久。
减速机在机器人领域有多种类型，包括行星减速机、谐波减速机与RV减速机。行星减速机主要应用于DELTA机器人与10kg以上的SCARA机器人第四轴，其特点是传动效率高、背隙较大、噪音小。Alpha与PSC是能达到极高精度的两个选项，但价格不菲。谐波减速机由柔轮、刚轮与波发生器组成，柔轮齿数比刚轮少两个，波发生器旋转一圈，柔轮反向转动两个齿，实现减速。该设计理论上能实现零背隙，体积小巧，但柔度较低，不耐冲击。RV减速机结合了行星与摆线原理，第一级行星减速机与第二级摆线共同工作，同样利用差动齿轮原理，曲线板比针齿少一个齿，实现反向转动。RV减速机的传动比大、刚性好，广泛应用于重载机器人。然而，RV存在小背隙问题，且难以小型化。尽管市面上有小型RV减速机出现，但尚未大规模应用。此外，单独的摆线减速机，如住友的C系列与D系列，也未包括行星齿轮。
今天要介绍的这款减速机基于谐波原理的变种，称为“双钢轮谐波”。最初在HD的手册中被提及，被称为“差动齿轮”。常见的谐波减速机中，柔轮有杯型与礼帽型之分。双钢轮谐波中，第一个刚轮与柔轮的原理与常规谐波一致，刚轮比柔轮多两个齿，转轴旋转一圈时，柔轮反向转动两个齿。不同之处在于，双刚轮谐波的柔轮采用直筒型设计，取消了法兰来带动输出端，因此引入了第二个刚轮，其齿数与柔轮相同，确保柔轮转动角度与第二个刚轮相对应。然而，该产品在国内较少销售，手册推荐并未提及机器人应用，且HD提供的组合型与组件型产品缺乏交叉滚子轴承或其他主轴承，不便于直接受力，因此在机器人领域的使用并不方便。
近年来，住友宣布开始生产一种特别的谐波减速机，通过改良HD的产品，使其更便于应用。这款产品重量轻、体积小、扭矩大，相比HD的FD系列，住友加入了交叉滚子轴承，使用户可以将其作为标准的中空谐波减速机使用。通过查看产品图片，可以发现直筒柔轮的设计与波发生器的差异，以及柔轮直筒结构的稳定性。了解这些细节后，我决定对这款减速机进行拆解，以进一步深入学习。
