В робототехнике применяются шаговые двигатели и вибродвигатели.
Основная особенность шагового двигателя, определяющая, в частности, его название, состоит в том, что его вал поворачивается на определенный угол под действием управляющих электрических импульсов (скачков напряжения). Благодаря такому свойству отпадает необходимость постоянно контролировать положение вала электродвигателя с помощью различных датчиков, как в обычных электродвигателях.
Вибродвигатели являются новыми типами электродвигателей, применяемыми в роботах, предназначенных для выполнения особенно точных работ. Принцип их действия резко отличается от ранее рассмотренных электродвигателей. Для получения механического движения в вибродвигателях используется свойство некоторых полупроводниковых материалов совершать механические колебания под действием переменного электрического тока. Подобные полупроводниковые материалы называются пьезоэлектриками, они используются как электрические датчики, преобразующие звуковые колебания в электрические в микрофонах, механические колебания иглы, движущейся по канавкам пластинки электрофона, и т. п. Механические колебания пьезодатчиков имеют незначительную амплитуду и незаметны на глаз, и вибродвигатели обеспечивают перемещения с микронной точностью.
Кроме вращательного, вибродвигатели способны обеспечивать и поступательное движение. Двигатели, обладающие последним свойством, называются линейными.
Важным свойством электродвигателей разных типов является возможность изменять направление движения якоря, оно называется реверсированием. (Как практически осуществляется реверсирование микроэлектродвигателя, будет рассказано в одной из практических работ.)
Редукторы. В отличие от пневматических ПР, в которых промежуточные механические передачи между исполнительным двигателем и звеном манипулятора, как правило, отсутствуют, в электромеханических и гидравлических ПР используются механические передачи для согласования скоростей вращения двигателей и перемещения звеньев манипуляторов.
Обычно требуется понизить скорость вращения вала двигателя с помощью механической передачи, называемой редуктором.
Механические передачи часто используются для преобразования одного вида движения в другой, например вращательного в поступательный и наоборот. В качестве основных силовых механизмов в них, как правило, используются различные зубчатые пары (шестерня — рейка для поступательного движения, шестерня — зубчатое колесо для вращательного движения).
В зарубежных и некоторых отечественных моделях ПР применяются передачи сложной и оригинальной конструкции — волновые, шарико-винтовые пары, передачи с зубчатым резиновым ремнем, циклоидные редукторы и др.
Шариковинтовая передача преобразует вращательное движение вала двигателя в поступательное движение звена манипулятора с помощью винтовой пары, внутри которой по замкнутому контуру перемещаются шарики.
В уже известной зубчато-реечной передаче ротор высокомоментного двигателя привода соединен с зубчатой шестерней, а рейка — непосредственно со звеном манипулятора.
Волновые передачи обеспечивают передачу больших крутящих моментов и могут резко понижать частоту вращения. Волновая передача состоит из генератора волн, гибкого и жесткого колес. Генератор волн и гибкое колесо устанавливаются внутри жесткого колеса, с зубьями на внутренней поверхности. На гибком колесе, представляющем собой стальное легко деформируемое кольцо, имеются такие же зубья, но их на два меньше. Гибкое колесо при вращении приобретает форму эллипса из-за эллиптического генератора волн. Между генератором и гибким колесом установлена шариковая обойма. Зубья жесткого и гибкого колес зацепляются только в двух местах. За один оборот генератора, связанного с входным валом, гибкое колесо перемещается на два зуба в противоположном направлении. Эти механизмы очень компактны.
