Ein Getriebe wandelt Drehzahl und Drehmoment um. Es nimmt die schnelle, drehmomentschwache Ausgangsleistung eines Motors und wandelt sie in eine langsamere, drehmomentstärkere Bewegung um. Oder umgekehrt. Zahnräder tauschen Drehzahl gegen Kraft, und das Übersetzungsverhältnis bestimmt, wie viel Kraft.

Robotergelenke verwenden fast immer Getriebe. Ein bürstenloser Motor dreht zwar mit 5.000 U/min, ein Roboterarm muss sich aber mit 50 U/min und hohem Drehmoment bewegen. Ein Übersetzungsverhältnis von 100:1 ermöglicht dies. Gängige Getriebearten sind Planeten-, Harmonic- und Zykloidgetriebe. Jedes Getriebe hat unterschiedliche Eigenschaften hinsichtlich Spiel, Wirkungsgrad und Kosten.

Getriebearten in der Robotik

• Planetengetriebe: kompakt, effizient, mäßiges Spiel.
• Harmonic: spielfrei, hohes Übersetzungsverhältnis, teuer.
• Zykloidal: hohes Drehmoment, langlebig, verwendet in Industrierobotern.
• Schneckengetriebe: hohes Übersetzungsverhältnis, selbsthemmend, geringer Wirkungsgrad.
• Riemen und Riemenscheibe: leise, geringes Spiel, begrenztes Übersetzungsverhältnis.

Zahnflankenspiel ist der Feind der Präzision. Es bezeichnet das Spiel zwischen den Zahnrädern bei Richtungswechsel. Ein Roboterarm mit Zahnflankenspiel kann eine Position nicht genau halten. Harmonic Drives lösen dieses Problem durch eine flexible Verzahnung, die das Spiel eliminiert, sind aber teurer. Planetengetriebe sind günstiger, weisen jedoch mehr Zahnflankenspiel auf. Zykloidgetriebe sind für hohe Stoßbelastungen ausgelegt und werden daher häufig in den Basisgelenken von Industrierobotern eingesetzt. Das Getriebe ist oft die teuerste mechanische Komponente eines Robotergelenks. Die Wahl des richtigen Getriebes erfordert ein ausgewogenes Verhältnis von Präzision, Drehmoment, Größe und Budget.