減速機

概要

減速機は、入力軸の回転を減速して出力し、その比の分だけトルクを大きくする機構である。電気モーターは高速回転で効率よく働く一方、ロボットの関節には低速で大きな力が必要になるため、モーターと関節の間に減速機を入れる。ロボットアームやヒューマノイドでは関節ごとに減速機が入るため、その重さ、剛性、ガタ（バックラッシ）の大きさ、価格が機体全体の性能と原価に影響する。

ロボットの関節で使われる方式には、波動歯車装置、サイクロイド減速機、遊星歯車減速機などがある。波動歯車装置は、楕円状のカムにベアリングを組み合わせたウェーブ・ジェネレータ、薄肉で弾性変形する外歯のフレクスプライン、内歯の剛体リングであるサーキュラ・スプラインの3つの部品からなり、1段で大きな減速比が得られる。ハーモニック・ドライブ・システムズの登録商標「ハーモニックドライブ」の名でも知られる。サイクロイド減速機は、偏心軸で揺動する曲線歯形の円板を周囲のピンとかみ合わせて減速する。

一方で、トルクの大きいモーターに減速比の小さい減速機を組み合わせ、外から受けた力で関節が逆に回りやすい（バックドライバビリティが高い）ようにする設計もある。脚ロボットの着地の衝撃を和らげ、関節で力を直接制御しやすくするためで、MIT Cheetah のアクチュエーターがその例である。

HuRoC の記事から

• 3要素で回転を落とす、バックラッシゼロの減速機。静岡・菊川のテクノダイナミックスがAIロボットの関節を狙う：AIロボットの関節を用途に掲げる国産の精密減速機と、方式ごとの得手不得手を扱った。
• Digit v5の部品原価を15万ドルから3万ドルへ。AgilityのS-4は年1万台の生産が前提：サイクロイド減速機を使う自社開発アクチュエーターと部品原価の関係を扱った。
• 日本精工とアトム、国産ヒューマノイドでMOU。NSKの工場をフィジカルAIのデータ収集現場に使う：減速機を含む関節部品の国内調達の論点を扱った。