사이클로이드감속기 (Cycloidal Drive)
쉽게 풀면
찌그러진 원 모양의 판이 특수하게 움직이며 속도를 크게 줄여주는 튼튼한 감속기예요.
왜 중요한가
높은 감속비와 충격 하중에 대한 강성, 낮은 백래시를 겸비해 산업용 로봇의 기저 관절과 협동로봇 감속기로 널리 쓰이며, 최근 다리형 로봇용 준다이렉트 구동에서도 채택이 늘고 있습니다. 하모닉드라이브의 대안으로 감속기 선정 논의에서 반드시 비교 대상이 됩니다. 핀 개수와 사이클로이드 디스크의 잎 수 차이가 감속비를 정하며, 이 차이를 1로 두면 한 단에서도 매우 큰 감속비를 얻을 수 있어 부피 대비 토크 밀도가 높다는 평가를 받는다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
논문에서 사이클로이드감속기는 하모닉드라이브 대비 강성과 내충격성이 높다는 점에서 다리형 로봇 등에 적합하다고 설명됩니다.
편심 캠 구조가 높은 감속비와 내충격성을 함께 제공함을 보여주는 서술입니다.
조금 더 깊게 보면
핀과 사이클로이드 판이 구름 접촉으로 하중을 여러 점에 분산하므로 과부하에 강하지만, 편심 구조 때문에 진동과 토크 리플이 생겨 정밀 저속 제어에서 문제가 됩니다. 하모닉드라이브는 가볍고 백래시가 없는 대신 탄성 변형이 크고 피로에 약하므로, 손목 관절에는 하모닉, 기저 관절에는 사이클로이드를 쓰는 조합이 흔합니다. 입력축의 편심 캠이 사이클로이드 곡선의 디스크를 회전시키고, 디스크의 잎(로브)이 하우징에 고정된 핀휠의 핀들과 맞물려 자전이 감속되고, 디스크 구멍에 끼운 출력 핀이 이 자전을 출력축으로 전달하는 구조가 일반적이다. 여러 핀이 동시에 하중을 나누어 받는 다중 접촉 방식이라 충격 흡수와 과부하 내성이 하모닉드라이브보다 우수하다.
주의할 점
사이클로이드감속기는 하모닉드라이브보다 부품 수가 많고 구조가 복잡해 상대적으로 크기와 무게가 커질 수 있다.
편심 회전 성분을 상쇄하기 위한 균형추와 출력 핀이 추가로 필요해 부품 수와 조립 공차 관리가 까다로우며, 이는 소형화와 원가 절감의 걸림돌이 된다. 부품 수가 많아 조립 공차가 누적되면 오히려 초기 백래시가 하모닉드라이브보다 커질 수 있어, 제조 품질 관리가 성능 편차에 큰 영향을 준다.