为何人机协作机器人都使用直流电机而不是交流电机?

作者说明工业机器人大部分使用的直流电机,并总结了使用直流电机的优势。
题主邀请:

目前,四大机器人厂商和其他机器人公司都推出了人机协作机器人,库卡退出LBR II wa机器人,UR机器人的人机协作UR3,5,10。ABB等也有人机协作。但是所有的人机协作机器人都采用了直流电机,没有一家采用交流电机。请问交流电机什么原因导致不被采用?


fly qq回答:


本人主要做上层规划算法,所以底层的电机不是非常了解。但是对协作机器人(co-bot)有一定关注,而且实验室里有Baxter和UR,也有直接用交流电机做backdrive,所以这里随便讲一下我个人的看法。
首先,题主讲的“没有一家采用交流电机”并不准确,之前就看过不少用传统工业机器人做人机交互演示的例子,如下面这个拖动示教。


而且,就我们在交流电机上测试的效果看,如果用交流电机做协作机器人(每个关机采用交流电机,并在传动输出端安装力矩传感器),交流电机的控制响应速度、精度等均满足要求(现在交流电机驱动器已经做得很好了,上位机可以完全安装直流电机控制方法来控制交流电机)。
当然,楼上说的,液压不适合用于协作机器人上也不准确,如迪斯尼不久前发布的Jimmy机器人就采用了气-液混合控制(公众号介绍:迪斯尼遥操作机器人):


但是,确实如题主所说,现在推出的几款人机协作类机器人均采用了直流电机,这说明直流电机确实有其可取之处。我能想到的几个理由如下:

1、直流电机驱动器比较简单,体积小,便于安装,甚至可以直接与其他模块集成到一块电路板上(如UR,Kinova Jaco);

2、交流电机一般用在重载机器人上,用于输出大功率,协作机器人上没必要使用大功率电机;

3、协作机器人往往需要精确控制力矩,直流电机更符合这一要求(电流与力矩成正比);

4、UR和kinova机械臂都是采用分离式直流电机(其他几家没拆过,不清楚),电机与关节做成一体(定子、转子分别与输入、输出端固连),如果用交流电机,则很难做这样的分离。kinova关节见下图(UR的拆机图在另一台电脑上):

 
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