变速箱改变转速和扭矩。它将电机快速、低扭矩的输出转换为较慢、高扭矩的运动，反之亦然。齿轮以转速换取力，传动比决定了转换的比例。

机器人关节几乎都使用齿轮箱。无刷电机转速可达 5000 转/分，但机器人手臂需要以 50 转/分的转速高扭矩运动。100:1 的齿轮比可以实现这一点。常见的齿轮箱类型包括行星齿轮箱、谐波齿轮箱和摆线齿轮箱。每种齿轮箱的齿隙、效率和成本特性各不相同。

机器人变速箱类型

• 行星齿轮：结构紧凑、效率高、反冲适中。
• 谐波减速器：零反冲，高传动比，价格昂贵。
• 摆线式：扭矩大、耐用，用于工业机器人。
• 蜗轮蜗杆：传动比高，自锁，效率低。
• 皮带和滑轮：安静、低反冲、传动比有限。

齿隙是精度的敌人。它是指齿轮在反向运动时齿与齿之间的间隙。有齿隙的机械臂无法精确地保持位置。谐波传动通过柔性花键消除间隙来解决这个问题，但成本更高。行星齿轮箱价格更低，但齿隙更大。摆线齿轮传动能够承受高冲击载荷，因此常用于工业机器人的基座关节。齿轮箱通常是机器人关节中最昂贵的机械部件。选择合适的齿轮箱需要在精度、扭矩、尺寸和预算之间取得平衡。