在人形機器人中，機器人靈巧的手部位使用的常規(guī)都是空心杯電機+多級行星減速箱組成的模組。因為空心杯電機高速低扭矩的特性，為了在較小空間內(nèi)獲得較大的手指抓握力，空心杯電機都需要搭配行星減速箱進行使用，一般都會集成2-3級的行星減速箱。

一、人形機器人關節(jié)空心杯電機分類

空心杯關節(jié)是直流永磁伺服微特電機的一類，從原理上來說屬于旋轉(zhuǎn)關節(jié)的范疇，具有新穎的轉(zhuǎn)子結(jié)構、獨特的線圈制造工藝和較小的尺寸。空心杯電機在結(jié)構上突破了傳統(tǒng)直流電機的結(jié)構形式，采用的是無鐵芯轉(zhuǎn)子，其電樞繞組為空心杯線圈，形似水杯，因此被稱為“空心杯電機”。

空心杯電機分為有刷和無刷兩種：有刷空心杯電機轉(zhuǎn)子無鐵芯和無刷空心杯電機定子無鐵芯。

1、有刷空心杯電機轉(zhuǎn)子無鐵芯

空心杯直流有刷微電機采用機械換向，磁極不動，線圈旋轉(zhuǎn)。電機工作時，線圈和換向器旋轉(zhuǎn)，磁鋼和碳刷不轉(zhuǎn)，線圈電流方向的交替變化是隨電機轉(zhuǎn)動的換向器和電刷來完成的。在轉(zhuǎn)動的過程中會摩擦碳刷，造成損耗，需要定期更換碳刷。碳刷與線圈接線頭之間通斷交替，會發(fā)生電火花，產(chǎn)生電磁破，干擾電子設備。

2、無刷空心杯電機定子無鐵芯

無刷空心杯直流電機采取電子換向，線圈不動，磁極旋轉(zhuǎn)。無刷空心杯直流電機，是使用一套電子設備，通過霍爾元件，感知永磁體磁極的位置，根據(jù)這種感知，使用電子線路，適時切換線圈中電流的方向，保證產(chǎn)生正確方向的磁力，來驅(qū)動電機。因為是自控式運行的，所以不會像變頻調(diào)速下重載啟動的同步電機那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動繞組，也不會在負載突變時產(chǎn)生振蕩和失步，消除了空心杯直流有刷微電機的缺點。

二、機器人電機有刷空心杯電機和無刷空心杯電機區(qū)別

1、換向方式不同：有刷空心杯電機采用機械電刷換向，電機運行過程中存在著一定的相對摩擦，會產(chǎn)生噪聲、電火花，降低了電機的使用壽命，用物理碳刷和換向器的配合來完成換向。無刷空心杯電機采用電子換向的方式，具有效率高、轉(zhuǎn)矩波動小、使用壽命高、結(jié)構精巧，維護方便，易保養(yǎng)等特點，沒有物理碳刷和換向器這種物理結(jié)構，用線圈導線直接連接到控制器。

2、控制方式不同：有刷空心杯電機采用電流控制；而無刷空心杯電機需要搭配電機驅(qū)動器實現(xiàn)驅(qū)動控制。

3、轉(zhuǎn)子不同：有刷空心杯電機是線圈、換向器和連接板在外殼和永磁體中間旋轉(zhuǎn)，共同組成轉(zhuǎn)子；無刷的線圈是同定的，磁鐵在中間旋轉(zhuǎn)，同時也是轉(zhuǎn)子。

4、是否有霍爾傳感器：有刷空心杯電機沒有霍爾傳感器；無刷空心杯電機有霍爾傳感器。

5、壽命：有刷空心杯電機的壽命取決于換向器（一旦損壞，即要更換電機），壽命一般1000-3000h；無刷空心杯電機采用軸承，壽命更長，可達10000h+。

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