Ένα κιβώτιο ταχυτήτων αλλάζει την ταχύτητα και τη ροπή. Παίρνει την γρήγορη, χαμηλής ροπής έξοδο ενός κινητήρα και τη μετατρέπει σε πιο αργή, υψηλότερης ροπής κίνηση. Ή το αντίστροφο. Τα γρανάζια ανταλλάσσουν την ταχύτητα περιστροφής με δύναμη και η αναλογία καθορίζει την ποσότητα.

Οι αρθρώσεις ρομπότ σχεδόν πάντα χρησιμοποιούν κιβώτια ταχυτήτων. Ένας κινητήρας χωρίς ψήκτρες μπορεί να περιστρέφεται στις 5.000 σ.α.λ., αλλά ένας βραχίονας ρομπότ πρέπει να κινείται στις 50 σ.α.λ. με υψηλή ροπή. Μια σχέση μετάδοσης 100:1 το καθιστά αυτό δυνατό. Οι συνήθεις τύποι περιλαμβάνουν πλανητικούς, αρμονικούς και κυκλοειδείς κινητήρες. Κάθε ένας έχει διαφορετικά χαρακτηριστικά αντίστροφης κίνησης, απόδοσης και κόστους.

Τύποι κιβωτίων ταχυτήτων στη ρομποτική

• Πλανητικό: συμπαγές, αποτελεσματικό, μέτριας οπισθοδρόμησης.
• Αρμονική: μηδενική αντίδραση, υψηλή αναλογία, ακριβή.
• Κυκλοειδές: υψηλή ροπή, ανθεκτικό, χρησιμοποιείται σε βιομηχανικά ρομπότ.
• Ατέρμονας οδοντωτός τροχός: υψηλή σχέση μετάδοσης, αυτοασφαλιζόμενος, χαμηλή απόδοση.
• Ιμάντας και τροχαλία: αθόρυβος, χαμηλή αντίστροφη κίνηση, περιορισμένη σχέση μετάδοσης.

Η αντίστροφη κίνηση είναι ο εχθρός της ακρίβειας. Είναι το διάκενο μεταξύ των δοντιών του γραναζιού όταν η κατεύθυνση αντιστρέφεται. Ένας ρομποτικός βραχίονας με αντίστροφη κίνηση δεν μπορεί να κρατήσει μια θέση με ακρίβεια. Οι αρμονικές κινήσεις λύνουν αυτό το πρόβλημα με μια εύκαμπτη σφήνα που εξαλείφει το διάκενο, αλλά κοστίζουν περισσότερο. Τα πλανητικά κιβώτια ταχυτήτων είναι φθηνότερα αλλά έχουν μεγαλύτερη αντίστροφη κίνηση. Οι κυκλοειδείς κινήσεις χειρίζονται υψηλά φορτία κραδασμών, γι' αυτό και είναι συνηθισμένες στις βασικές αρθρώσεις των βιομηχανικών ρομπότ. Το κιβώτιο ταχυτήτων είναι συχνά το πιο ακριβό μηχανικό εξάρτημα σε μια ρομποτική σύνδεση. Η επιλογή του σωστού είναι μια ισορροπία ακρίβειας, ροπής, μεγέθους και προϋπολογισμού.