电机作为机器人执行器系统的核心，承担着驱动机器人运动与操控的重任。基于电磁转换原理，电机将电能高效转化为机械能，为机器人提供源源不断的动力。无论是简单的轮子转动还是复杂的医疗手术操作，机器人都能精准完成，这都得益于其控制器对电机的精准操控。可以说，机器人所配备的电机及其驱动策略，对其运动性能、反应速度以及扭矩输出等关键指标有着决定性的影响。机器人中使用的电机类型多种多样，包括直流电机、伺服电机和步进电机等，每种电机都有其独特的应用和优势。

直流电机，特别是无刷直流电机，在机器人技术中应用广泛。它们具有控制简单、速度范围广泛的特点。无刷直流电机通过电子换向，消除了电刷的磨损问题，从而提高了性能和可靠性。

伺服电机以其高精度位置控制而闻名。它结合了直流电机、齿轮箱、电位计和控制电路，通过脉宽调制信号实现精确的位置和速度控制。伺服电机非常适合需要精确运动控制的应用。

步进电机以高移动精度和卓越的位置、速度控制能力而受到青睐。它们采用数字控制方案，在低速时提供高扭矩，非常适合需要长时间保持负载在特定位置的应用。

值得注意的是，在机器人中，交流电机的应用相对较少。这主要是因为交流电机的控制相对复杂，需要依赖交流电源的频率来管理速度和扭矩，这使得速度和扭矩的管理变得具有挑战性。相比之下，直流电机和伺服电机则能提供更简单且有效的控制方案。二是电源效率问题。由于大多数机器人系统主要依赖电池提供直流电，而直流电转换为交流电需要额外组件，这不仅增加了电机控制系统的复杂性，还降低了电源效率。

三是尺寸与重量的考量。直流电机，特别是无刷直流电机，因其高扭矩与重量比而适合移动机器人应用。在追求轻量化的今天，这是非常重要的考量因素。相比之下，交流电机，尤其是感应电机，在相同功率输出下往往更重。

尽管存在这些不足，交流电机在某些工业机器人应用中仍有一定市场，特别是在需要高功率和高速度而非高精度的特定任务中。例如，交流感应电机常被用于驱动自动化工厂生产线中的传送带。

无刷直流电机（BLDC）相较于其他电机类型，如传统有刷电机，展现出了显著的优势。这些优势包括在各种负载条件下都能实现精确的性能调节，同时兼具高效率和快速响应，且维护需求极低。正因如此，BLDC电机在众多应用中得到了广泛使用，从小型的电机驱动器如计算机硬盘驱动器，到大型机械臂在机器人和工业自动化中的应用，再到电动汽车（EV）的驱动系统，无所不在。

目前，电机驱动技术主要依赖于两种技术路径：硅绝缘栅双极晶体管（Si-IGBT）和硅金属氧化物半导体场效应晶体管（Si-MOSFET）。Si-IGBT以其稳健性和成本效益在低速开关应用中占据一席之地，但其开关速度相对较慢。当开关频率超过6kHz时，人们往往会转向使用Si-MOSFET，后者的高速特性使其非常适合复杂的电机驱动方案，如工业机器人。

尽管早期Si-MOSFET在功率密度方面可能不及Si-IGBT，但新一代的Si-MOSFET通过显著降低漏极-源极导通电阻RDS(on)，大幅减少了传导损耗，从而实现了功率密度的显著提升。这一改进使得Si-MOSFET在电机驱动领域的应用更加广泛和高效。图展示了onsemi（安森美）的N沟道MOSFETNTTFS02N0MD，其采用先进的PowerTrench工艺设计。经过工艺优化的NTTFS02N0MD不仅实现了极低的导通电阻RDS(on)和传导损耗，还保持了出色的开关性能。此外，其低QG和电容特性有助于减少电机驱动器的损耗，而低QRR、软恢复体二极管以及低QOSS则提高了轻负载效率，使其非常适合BLDC电机驱动方案。

在机器人驱动方案中，尽管新兴的氮化镓场效应晶体管（GaNFET）技术逐渐受到

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