トルクとは回転力のことです。ロボットの関節を回転させる力です。軸から離れた位置に力を加えるとトルクが発生します。単位はメートル法ではニュートンメートル、ヤード・ポンド法ではフィートポンドです。モーターはトルクを発生させ、ギアボックスはそれを増幅し、負荷はそれに抵抗します。

トルクは回転運動にとって、力が直線運動にとってそうであるように重要な概念です。ロボットアームがペイロードを持ち上げるにはトルクが必要です。ペイロードが関節から遠いほど、必要なトルクは大きくなります。そのため、ロボットアームは完全に伸ばした状態よりも、基部に近い位置の方がより重いものを持ち上げることができます。必要なトルクは、アームの長さとペイロードの重量に比例して増加します。

ロボット関節のトルク

• 静的トルク：重力に逆らって位置を保持する力。
• 動的トルク：負荷を加速および減速させる。
• 最大トルク：瞬間的な最大出力。
• 連続トルク：過熱することなく持続的に使用可能。
• トルク密度：モーターの重量単位当たりのトルク。

モーターのトルクは電流に比例します。そのため、トルク制御は簡単です。電流を測定すれば、トルクがわかります。手首の力センサーで力を測定し、コントローラーが必要な関節トルクを計算します。ダイレクトドライブモーターは、ギアボックスなしで低速で高トルクを発生させますが、重くて高価です。ギア付きモーターは小型モーターで高トルクを発生させますが、ギアによってバックラッシュと摩擦が発生します。ハーモニックドライブはバックラッシュをほぼゼロに低減します。サイクロイドドライブは大きな衝撃荷重に対応します。モーターとギアボックスの選択によって、ロボットのトルク能力が決まります。トルクはロボットの生の物理的な力です。トルクが不足すると、ロボットは作業を実行できません。トルクが大きすぎると、危険で非効率的になります。