用于工业和消费应用的高级机器人需要精密的功率密集的关节和连杆运动组件，这些组件必须平稳运行，通常以大扭矩和相对较低的速度运行。当机器人应用程序也必须做出精确的动作时，挑战就更加复杂了。大多数领先的机器人执行器选择的核心是电动马达。这是因为电机驱动的设计最小化了齿隙、摩擦、重量和惯性，同时最大化了效率、减速和功率密度。机器人的运动布置和尺度决定了采用哪种电机以及传动装置等机械部件是最合适的。
这里我们省略了对末端执行器和机器人夹持的执行器的研究——这本身就是一个复杂的话题——而专注于当今商业化机器人的顶级电动驱动的执行器选项。
运动组件在agv和自主移动机器人(AMRs)中的应用
agv和自主移动机器人(amr)通常需要使用直流电机为基础的系统为其自由漫游的电池供电的操作。由于运动学是相当传统的，在它们的轴上的执行机构(不像他们先进的和通常专有的软件和传感器系统)是相当普遍的其他工业应用。
但也有一些特殊的要求:提升质量的机器人执行机构比水平移动负载的机器人执行机构消耗更多的电力，因此在其他机器人(如笛卡尔机器人)中，agv和amr中的垂直提升执行机构通常通过一个高比齿轮头以大扭矩和低速运行。虽然比其他齿轮产品效率低，这里的蜗轮齿轮组抵抗反向驱动，所以可以帮助防止负载下降期间潜在的系统故障。
另一个警告是agv和amr的驱动需要整个机器人质量的运动，所以在电动驱动的传动系统中几乎总是有齿轮传动。齿轮马达擅长传递驱动转速，甚至在agv或amr使用滑橇转向时定位。考虑Wittenstein iTAS伺服驱动轮轴——专门用于agv。双伺服电机包括螺旋低齿隙行星齿轮头和VULKOLLAN车轮。
否则，直流电机驱动的齿条和齿轮组件引导agv和amr。
注意，基于直流电机的执行机构也可以驱动更简单的自行机器人完成小型任务。例如，大多数清洁地板的Roomba机器人使用5个刷直流电机阵列，主要利用塑料直齿齿轮传动系统，将转速从约3500和10,000转降低到更适合清洁地板的速度和刷打的速度。在类似的消费级或轻量级商业机器人中，更高的效率和紧凑的设计目标，执行机构可以将行星传动与电机配对。
运动组件在协作机器人
许多协作机器人(合作机器人)，如来自Universal Robots (UR)的机器人，采用柔性驱动器，以获得适合于不受控空间的柔软和宽容的运动。当执行器采用串联弹性执行器(SEA)的形式时，顺应性来自与电动执行器主体串联的一个简单(尽管高度工程)机械弹簧。虽然不适合需要纳米精度的机器人轴，但这种机器人执行器可以保护附近的人员免受伤害。
事实上，用于机器人的柔性执行器将较少的负载惯性反射回驱动电机，甚至可以在与环境元素或人碰撞时将电机惯性从轴上解耦。此外，它们保护传动系统上游的变速箱免受冲击，同时减少了对末端执行器任务的反弹影响。
一些较大的协同机器人不能容忍为了安全而牺牲有效载荷和性能，使用基于软件的系统来安全地在人员周围工作。在使用虚拟或活动遵从性实时控制的同时，这些控制保持可控制性带宽。软件跟踪环境力，减缓或减少机器人关节的输出，以温和地顺应外力。除了确保安全，机器管理任务实际上可以提高吞吐量。
在一些合作机器人上，应变波齿轮组被用于机器人手臂的连接。高扭矩和零齿隙是主要优点。应变波组件使协同机器人手臂轻便便携。单级100:1齿轮组件可以为所有六个机器人轴提供120纳米的载荷，允许6公斤的有效载荷。
事实上，其他平面执行器可以很快扩展合作机器人的设计，超越行业标准的90°联动系列，以减少夹点和更多的关节活动范围。例如，Genesis Robotics公司的LiveDrive执行器是一种超薄执行器，很快就可以应用于将机器人关节旋转到垂直方向;电机之间的楔子可以作为旋转的倾斜度，在每个节点上提供安全性和机械优势。
运动组件在三角洲机器人
三角洲的机器人(蜘蛛机器人)使用驱动设计，在某些情况下，每分钟可以快速移动数千个小动作，这在它们经常使用的取放应用中是必需的。
delta机器人的主要优点是由上面的固定电机驱动的动态运动学连杆装置。与其他机器人一样，无刷直流电机的可控性、散热性、紧凑性和相对低惯量的转子是标准的。否则，闭环步进齿轮电机(与齿轮头配对的高极电机)或甚至无齿轮的变化被使用。例如，微型的Asyril PocketDelta机器人电池使用三个来自maxon精密电机的无刷EC-i 40电机来驱动连杆。
在较大的delta机器人上，许多制造商已经从使用齿条和小齿轮驱动迁移到基于行星齿轮组的伺服执行器。一些这样的齿轮马达预先集成杠杆臂较低的部分计数和更好的清洁度。
运动组件辅助机器人
辅助机器人例如动力肢体、可编程假肢、外骨骼和软机器人，服务于截肢者、战斗中的士兵和工业环境中有疲劳和重复疲劳风险的人员。欲了解更多关于这些机器人的驱动器技术的信息，请访问designworlddonline.com并进行搜索外骨骼．永久安装辅助机器人的两个增长市场包括:
- 医疗机械臂取代笨重的病人支架
- 用于工业环境的机器人动力升降机，操作员可以抓住末端执行器附近的控制装置，在零重力的情况下触发重物的提升。
这些设计大多采用六轴机器人常见的形态(并采用执行器技术)。
除此之外，矫形系统(用于患者康复)和可穿戴辅助机器人都使用了柔性驱动器，如SEAs。这让系统屈服于扰动力，并(在有用的地方)利用自然生物运动的动力学来提高设计效率。传统的驱动方式会迫使四肢按照设定的轨迹移动，这就是为什么这些基于直流电机的设计运行专门的阻抗控制和反馈，允许用户在没有固定位置控制的情况下导航未映射的空间。
动力肢体驱动的另一个挑战是，有规律的行走会以脚跟撞击的形式引起反复的冲击力。大多数齿轮类型会因冲击而损坏，因此流体动力驱动曾经引领了这类机器人。但现在直接驱动电机(能承受冲击和冲击力)或带有应变波传动装置的电机驱动设计正在兴起。考虑到机器人外骨骼:高扭矩要求需要高齿轮比，即使设计必须保持紧凑。因此，一些外骨骼工程师指定应变波齿轮的能力，以满足设计要求，并紧密集成到关节的机械组件。
运动组件在scara
选择性柔度装配机械臂(SCARA)和极机器人类似于笛卡尔机器人，因为许多机器人使用非机器人运动应用中使用的运动和动力传输组件。访问therobotreport.com了解更多关于SCARAs建设的信息。
运动组件在笛卡儿的机器人
笛卡儿的机器人- - - - - -详细信息请访问linearmotiontips.com-包括直线运动组件，如带有电机驱动丝杠或滚珠丝杠执行器的直线滑道和导轨，以及用于关键轴的滚轮丝杠。这里有一个旁注:在笛卡儿机器人中使用的直线运动技术在其他机器人运动学中也有应用。例如，第七轴机器人转移单元(RTUs)正在催生新的线性运动驱动模式，将长冲程与极高的精度结合在一起。或者在六轴和七轴机器人手臂上，线性致动器技术驱动并联杆连杆机构，基座上固定有电机，可从下方或上方进行伸展和收缩;这使得较低的关节惯量和(在多自由度的情况下)独立的关节控制具有更好的动力学。
运动组件在基础上的机器人
自由的手臂被称为基础上的机器人是领先的创新。驱动是通过每个关节的减速电机进行轴的旋转，这在许多商业上可用的设计中，是通过定时带传动实现的。然后反馈和控制跟踪位置，将相关的机器人关节通过给定的手臂末端位置的目标。
六轴机器人基地(需要大扭矩)通常采用行星或摆线齿轮电机。在较大的工业臂中，这些是交流电机。相比之下，六轴腕轴采用了从基于正齿轮传动的齿轮马达(在这种传动中，低成本的效率是最高目标)到应变波传动(在这种传动中，精度是最重要的)。对于后者，一些应变波齿轮让机器人在输出时快速移动而不会显示出冲击或速度波动，因为基于这种齿轮的执行器的零齿隙特性允许更高的伺服增益设置，以提高精度和动态性能。
考虑到库卡的KR AGILUS机器人系列的快速材料处理。在这些产品中，精密应变波齿轮的转矩能力比之前的迭代提高了30%，寿命延长了40%。这多亏了一个定制的波发生器和优化的齿轮圆花键齿和柔轮。
一个趋势是，越来越多的六轴机器人采用基于无框电机的执行机构。基于步进电机的机器人执行机构也正在取得进展，因为省略齿轮装置的能力和闭环步进控制的兴起可以提供相当紧凑和动态的机器人执行机构。在六轴机器人变得特别大的情况下，如ABB的大型IRB 8700，能够机动有效载荷到1000公斤的情况下，另一个趋势是将每个轴上的双齿轮电机布置巩固为每个自由度的单个电机齿轮驱动。
了下:运动控制技巧
