机器人常见的驱动方式有三种:液压驱动、气动驱动和电磁驱动。其中电磁驱动可能大家比较熟悉,就是电机,包括电动车。前两种也常用液压驱动和气动驱动。典型的液压驱动就是挖掘机,挖掘机其实就是一个大机械臂。这应该是毋庸置疑的。这里有一个视频来解释液压挖掘机的原理。可见最后一个办法就是换连杆。这里是注射器的长度,间接改变关节之间的角度,达到控制关节的目的。液压驱动的优点是可以提供大功率,所以常用于大型挖掘机等需要大扭矩的场合。缺点是维修麻烦,因为液压油容易泄漏,很难解决。
气动驱动是三种方式中使用最少的,但也有自己的特点。例如,高功率密度,适用于机构直线运动。在一些工厂的自动生产线上可以看到气动驱动的例子。气动驱动的缺点是噪音大,对气封要求高。最近有一种软手也是靠气压驱动来控制手闭合的。
电磁驱动是目前最主流的,环保、控制方便、精度高、维护成本低。与液压相比,缺点是达不到这么大的扭矩。
常用电机(注意这里只介绍最常用的电机和其他电机,但一般都不太满意,如果可以单独学习)有步进电机,有刷DC电机,俗称DC电机,最后是无刷DC电机,称为无刷电机。
其中,步进电机是一种特殊的电机,其控制方式是直接控制电机转子的位置。理论上不能用控制信号实现连续控制,但可以相对精确地控制位置,所以在一些精密仪器中使用。
结构简单,价格成本低的特点在一些电动玩具中经常用到,不特别讨论。
无刷DC电机是目前机器人世界上最常用的电机。
无刷DC电机的特点是功率大、扭矩大、体积小,可以通过电信号精确控制扭矩,使得无刷DC电机适用于四足机器狗等需要扭矩控制的场合。只有无刷DC电机才能满足这些电机的要求,运动控制算法的输出方式是各个关节所需的力矩。