将行星减速机应用于机器人第七轴（地轨/天轨），是一个非常经典且技术要求明确的场景。第七轴的核心任务是在保证机器人本体精度的前提下，极大地扩展其工作范围。
机器人第七轴（地轨）系统简介
第七轴，通常指一个直线运动单元，机器人本体安装在其滑台上，沿轨道做直线往复运动。它本质上是一个高精度、重载、长行程的直线运动机器人。其传动系统通常由伺服电机 + 行星减速机 + 齿轮齿条 或 滚珠丝杠 构成，其中齿轮齿条方案因能实现长行程、高速度和高刚性，应用最为广泛。
行星减速机在第七轴中的核心作用与要求
核心作用：
减速增扭：将伺服电机的高转速、低扭矩，转换为齿轮齿条驱动所需的大扭矩、中低转速。
提高系统刚性：行星减速机的高扭转刚性，能有效抑制齿轮齿条啮合产生的冲击和振动，保证机器人运行平稳。
匹配惯量：优化伺服电机与负载之间的惯量比，提升系统动态响应和稳定性。
承载径向力：直接承受来自齿轮啮合的巨大径向力，是受力最关键的部件之一。
核心要求：
高刚性：这是首要要求。刚性不足会导致定位抖动、轨迹偏差，尤其在机器人末端表现明显。
高扭矩容量：需要驱动机器人本体+滑台+工件的总重量进行加减速，要求额定和峰值扭矩足够。
高精度（低背隙）：背隙会直接转化为机器人的重复定位误差，通常要求 ≤3弧分，高端应用要求 ≤1弧分。
高径向载荷能力：输出轴需要承受齿轮啮合的全部径向力，此参数必须严格校核。
高可靠性与长寿命：第七轴通常是24小时连续运行，要求免维护周期长。
选型计算的核心步骤
确定负载总质量 (M)：
M = 机器人本体质量 + 滑台质量 + 最大工件/工具质量计算最大加速扭矩 (T_acc)：
这是选型的关键扭矩。公式为：
T_acc = [ (M * μ + F_ext) * R ] / i + J_total * αM：负载总质量 (kg)μ：摩擦系数（直线导轨，约0.01~0.02）F_ext：外部阻力（如电缆拖链阻力、切削力等，N）R：驱动齿轮的分度圆半径 (m)i：行星减速机减速比J_total：折算到减速机输入轴的总惯量 (kg·m²)α：减速机输出轴的最大角加速度 (rad/s²)
简化计算时，可先估算一个较大的加速扭矩，然后通过安全系数覆盖。
选取减速比 (i)：
根据所需最大运行速度和电机额定转速来初步确定。
i ≈ (电机额定转速 * π * D) / (最大线速度)
（D：驱动齿轮直径）第七轴常用减速比范围：30 ~ 100。更高的减速比能提供更大的输出扭矩和更好的惯量匹配。
关键校核：
扭矩校核：
减速机额定输出扭矩 > T_acc * 安全系数（通常取1.5~2）径向力校核：计算齿轮啮合产生的径向力
F_r = T_out / R。此值必须 小于 减速机样本中允许的额定输出轴径向力（需考虑力的作用点距离）。寿命校核：根据运行速度和负载，计算减速机的预期寿命（小时），需满足设备设计要求（通常要求数万小时）。