您有沒有想過，為什么一輛強(qiáng)大的跑車可以加速得如此之快，而一輛大型卡車上坡卻很難加速？
答案在于一種稱為扭矩的強(qiáng)大力量。
這種看不見的力量不僅僅與速度快的汽車有關(guān)，也與汽車有關(guān)。這是所有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)背后的基本原理，從改變工業(yè)的機(jī)器人到為我們?nèi)粘Ｉ钐峁﹦?dòng)力的機(jī)器。
但什么是扭矩？為什么它是一個(gè)如此重要的概念？讓我們深入探討有趣的扭矩概念，并對(duì)日常機(jī)器（從我們駕駛的車輛到塑造我們未來的機(jī)器人）中令人印象深刻的工程壯舉有更深入的認(rèn)識(shí)。
使物體繞其軸線旋轉(zhuǎn)所需的力的大小稱為扭矩。對(duì)于線性運(yùn)動(dòng)學(xué)中的物體來說，力是加速的原因。類似的關(guān)系適用于由扭矩產(chǎn)生的角加速度。 因此，扭矩可以被認(rèn)為相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)中的線性力。
現(xiàn)在讓我們簡(jiǎn)單地定義扭矩。這是一種使物體繞軸旋轉(zhuǎn)的扭轉(zhuǎn)力。想象一下蹺蹺板：當(dāng)您向下推一端（施加力）時(shí)，另一端向上抬起（圍繞中心支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)）。你施加的力越大，推離支點(diǎn)越遠(yuǎn)，產(chǎn)生的扭矩就越大，導(dǎo)致蹺蹺板旋轉(zhuǎn)得更猛烈。
這個(gè)原理適用于所有旋轉(zhuǎn)的物體。該力可以是人推動(dòng)杠桿、機(jī)器內(nèi)發(fā)電的電機(jī)，甚至是推動(dòng)風(fēng)車葉片的風(fēng)。從施力點(diǎn)到旋轉(zhuǎn)軸的距離稱為力臂。力臂越長(zhǎng)，相同的力產(chǎn)生的扭矩越大。
這是一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)扭矩定義：
扭矩 = 力 x 力臂
力和力臂的乘積越大，扭矩越大，旋轉(zhuǎn)效果越強(qiáng)。
因?yàn)槲覀冊(cè)噲D回答這個(gè)問題：什么是扭矩；值得一提的是，兩個(gè)主要類別定義了力隨時(shí)間的變化方式：
這是指施加到物體上的恒定扭轉(zhuǎn)力，不會(huì)導(dǎo)致物體旋轉(zhuǎn)。 想象一下拿著扳手來擰緊螺栓而不實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)它。您施加的力（扭矩）是靜態(tài)的，因?yàn)樗鼘⒙菟ü潭ǖ轿坏粫?huì)啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
了解靜態(tài)扭矩對(duì)于各種應(yīng)用至關(guān)重要，例如螺栓緊固、用機(jī)械臂抓取物體或設(shè)計(jì)需要抵抗扭轉(zhuǎn)力而不旋轉(zhuǎn)的組件。
這種類型的扭矩是一種扭轉(zhuǎn)力，它會(huì)導(dǎo)致物體旋轉(zhuǎn)并在物體移動(dòng)時(shí)繼續(xù)作用。 汽車中的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)扭矩，該扭矩通過傳動(dòng)系統(tǒng)傳輸并最終旋轉(zhuǎn)車輪，推動(dòng)車輛前進(jìn)。
動(dòng)態(tài)扭矩是機(jī)械旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的主力。從車輛發(fā)動(dòng)機(jī)到工廠電機(jī)，了解動(dòng)態(tài)扭矩對(duì)于分析性能、設(shè)計(jì)高效系統(tǒng)和控制運(yùn)動(dòng)至關(guān)重要。
我們已經(jīng)解釋了什么是扭矩，并提供了非常清晰的扭矩定義，但對(duì)于剛接觸這個(gè)概念的人來說，可能需要理解很多內(nèi)容。 澄清力和扭矩之間的關(guān)系很重要。力是施加在物體上的推或拉作用。
另一方面，扭矩是該力產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，導(dǎo)致物體繞軸旋轉(zhuǎn)。它本質(zhì)上是對(duì)所施加的力的旋轉(zhuǎn)有效性的測(cè)量。施加的力越大，施加的力離旋轉(zhuǎn)軸越遠(yuǎn)（力臂越長(zhǎng)），產(chǎn)生的扭矩就越高。這就是為什么扳手位置遠(yuǎn)離螺栓頭（更長(zhǎng)的力臂）可以讓您更輕松地松開螺栓（相同扭矩所需的力更?。?。
簡(jiǎn)單來說，力是原始肌肉，而扭矩是由此產(chǎn)生的扭曲。它們共同作用：更大的力可以產(chǎn)生更高的扭矩，但施力點(diǎn)到軸（力臂）的距離也起著至關(guān)重要的作用。
對(duì)于汽車愛好者來說，了解什么是扭矩可以解開車輛真正潛力背后的秘密。 想象一下踩油門踏板。該動(dòng)作指示發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒燃料并產(chǎn)生扭矩。然后，該旋轉(zhuǎn)力通過離合器（在手動(dòng)變速器中）或液力變矩器（在自動(dòng)變速器中）傳遞到傳動(dòng)系統(tǒng)，最終到達(dá)車輪。
發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的扭矩越高， 車輪上可用的扭轉(zhuǎn)力就越大，從而導(dǎo)致：
? 更快的加速： 高扭矩使汽車能夠克服慣性并在更短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到更高的速度。這就是為什么以快速爆發(fā)而聞名的跑車通常專注于在較高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下提供高扭矩。
? 卓越的牽引能力： 另一方面，卡車優(yōu)先考慮在較低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生高扭矩。這使得它們能夠牽引重物并在需要強(qiáng)大牽引力的困難地形中行駛。
簡(jiǎn)單來說，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力。它是發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力背后的動(dòng)力，導(dǎo)致曲軸旋轉(zhuǎn)并最終推動(dòng)車輛前進(jìn)。以下是發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的細(xì)分：
? 來源： 發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中燃料的燃燒產(chǎn)生向下推動(dòng)活塞的力。然后，該力通過連桿傳遞到曲軸，使其旋轉(zhuǎn)。
? 測(cè)量： 發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩通常以磅英尺 (lb-ft) 或牛頓米 (Nm) 為單位測(cè)量。額定扭矩越高表示發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力越大。
? 對(duì)性能的影響： 發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩直接影響汽車的加速度和牽引力。較高的扭矩使汽車能夠更容易地克服慣性（運(yùn)動(dòng)阻力），從而加速得更快。此外，通過提供必要的扭轉(zhuǎn)力來移動(dòng)額外的重量，它允許車輛牽引重物。
? 與馬力的關(guān)系： 雖然發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩是扭轉(zhuǎn)力，但馬力 是做功速率（功率輸出）的衡量標(biāo)準(zhǔn)。將扭矩視為發(fā)動(dòng)機(jī)的原始力量，將馬力視為其整體工作效率。高扭矩的汽車可能會(huì)從停止?fàn)顟B(tài)快速加速，而高馬力的汽車可能擅長(zhǎng)保持高速。
車輛扭矩規(guī)格由汽車制造商提供，是選擇車輛時(shí)要考慮的重要因素。他們可以幫助您了解：
? 汽車對(duì)特定駕駛需求的適用性： 如果您優(yōu)先考慮快速加速，您可能會(huì)尋找一輛在較高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下具有高扭矩的汽車。對(duì)于頻繁牽引，較低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下的高扭矩更為重要。
? 燃油效率： 在較低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下具有高扭矩的汽車有時(shí)可以實(shí)現(xiàn)更好的燃油效率。
重要的是要記住，在評(píng)估汽車性能時(shí)，扭矩規(guī)格只是難題的一部分。 馬力、重量和傳動(dòng)類型等因素也發(fā)揮著作用。然而，了解扭矩可以為您解釋車輛功能并根據(jù)您的特定需求選擇合適的汽車奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
扭矩控制對(duì)于確保機(jī)器人在各種應(yīng)用中平穩(wěn)、高效和安全的運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。方法如下：
? 精確操縱： 組裝復(fù)雜電子設(shè)備或處理易碎物體 等微妙任務(wù) 需要機(jī)器人施加精確的力。精確的扭矩控制使機(jī)器人能夠以輕柔的觸感操縱物體，防止損壞并確保任務(wù)的成功完成。
? 關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)和穩(wěn)定性： 機(jī)器人依靠多個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。精確的扭矩控制可確保這些關(guān)節(jié)平穩(wěn)穩(wěn)定地運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)精確定位和高效執(zhí)行運(yùn)動(dòng)。想象一下，一只機(jī)械臂正在繪制一幅杰作；不穩(wěn)定或不受控制的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)將導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。扭矩控制通過提供必要的穩(wěn)定性和精度來防止這種情況發(fā)生。
? 力控制與交互： 當(dāng)機(jī)器人與物理世界交互時(shí)，它們會(huì)遇到外力。測(cè)量扭矩的傳感器（如 Bota Systems 提供的傳感器）使機(jī)器人能夠“感受”這些力。這使他們能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整握力或運(yùn)動(dòng)策略，確保在動(dòng)態(tài)環(huán)境中安全抓取物體或安全導(dǎo)航。
通過整合Bota Systems 的力-扭矩傳感器 ，機(jī)器人可以更深入地了解它們相互作用的力。
這些傳感器不僅測(cè)量施加的力，還測(cè)量產(chǎn)生的扭矩，為機(jī)器人提供更全面的環(huán)境圖景。這使他們能夠以更高的精度、適應(yīng)性和安全性執(zhí)行任務(wù)。
無論是組裝電路板的機(jī)械臂的細(xì)膩觸感，還是推動(dòng)汽車前進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)的原始動(dòng)力，扭矩在實(shí)現(xiàn)非凡成就的過程中都起著至關(guān)重要的作用。
隨著技術(shù)的進(jìn)步，精確的扭矩控制將繼續(xù)處于機(jī)器人創(chuàng)新的前沿，使它們能夠以前所未有的靈活性和適應(yīng)性與世界互動(dòng)。
因此，下次當(dāng)您目睹機(jī)器人令人印象深刻的操縱或感受到汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力激增時(shí)，請(qǐng)記住這一切背后的沉默英雄：扭矩。這種理解不僅使您能夠欣賞現(xiàn)代工程的奇跡，而且還能在選擇最適合您需求的車輛時(shí)做出明智的選擇。
? Bota Systems MiniONE 微型數(shù)字六軸力扭矩傳感器
? Bota Systems Medusa FT 超靈敏力扭矩傳感器
? Bota Systems SensONE 6 軸力扭矩傳感器
? Bota Systems MegaONE FT 6軸力扭矩傳感器
? Adin Robotics AFT20-D15 超小型六軸力/扭矩傳感器
? TORQUE-LINK-200 無線扭矩/應(yīng)變傳感器節(jié)點(diǎn)
