您有没有想过，为什么一辆强大的跑车可以加速得如此之快，而一辆大型卡车上坡却很难加速？
答案在于一种称为扭矩的强大力量。
这种看不见的力量不仅仅与速度快的汽车有关，也与汽车有关。这是所有旋转运动背后的基本原理，从改变工业的机器人到为我们日常生活提供动力的机器。
但什么是扭矩？为什么它是一个如此重要的概念？让我们深入探讨有趣的扭矩概念，并对日常机器（从我们驾驶的车辆到塑造我们未来的机器人）中令人印象深刻的工程壮举有更深入的认识。
使物体绕其轴线旋转所需的力的大小称为扭矩。对于线性运动学中的物体来说，力是加速的原因。类似的关系适用于由扭矩产生的角加速度。 因此，扭矩可以被认为相当于旋转中的线性力。
现在让我们简单地定义扭矩。这是一种使物体绕轴旋转的扭转力。想象一下跷跷板：当您向下推一端（施加力）时，另一端向上抬起（围绕中心支点旋转）。你施加的力越大，推离支点越远，产生的扭矩就越大，导致跷跷板旋转得更猛烈。
这个原理适用于所有旋转的物体。该力可以是人推动杠杆、机器内发电的电机，甚至是推动风车叶片的风。从施力点到旋转轴的距离称为力臂。力臂越长，相同的力产生的扭矩越大。
这是一个简单的数学扭矩定义：
扭矩 = 力 x 力臂
力和力臂的乘积越大，扭矩越大，旋转效果越强。
因为我们试图回答这个问题：什么是扭矩；值得一提的是，两个主要类别定义了力随时间的变化方式：
这是指施加到物体上的恒定扭转力，不会导致物体旋转。 想象一下拿着扳手来拧紧螺栓而不实际转动它。您施加的力（扭矩）是静态的，因为它将螺栓固定到位但不会启动旋转。
了解静态扭矩对于各种应用至关重要，例如螺栓紧固、用机械臂抓取物体或设计需要抵抗扭转力而不旋转的组件。
这种类型的扭矩是一种扭转力，它会导致物体旋转并在物体移动时继续作用。 汽车中的发动机产生动态扭矩，该扭矩通过传动系统传输并最终旋转车轮，推动车辆前进。
动态扭矩是机械旋转运动的主力。从车辆发动机到工厂电机，了解动态扭矩对于分析性能、设计高效系统和控制运动至关重要。
我们已经解释了什么是扭矩，并提供了非常清晰的扭矩定义，但对于刚接触这个概念的人来说，可能需要理解很多内容。 澄清力和扭矩之间的关系很重要。力是施加在物体上的推或拉作用。
另一方面，扭矩是该力产生的扭转效应，导致物体绕轴旋转。它本质上是对所施加的力的旋转有效性的测量。施加的力越大，施加的力离旋转轴越远（力臂越长），产生的扭矩就越高。这就是为什么扳手位置远离螺栓头（更长的力臂）可以让您更轻松地松开螺栓（相同扭矩所需的力更小）。
简单来说，力是原始肌肉，而扭矩是由此产生的扭曲。它们共同作用：更大的力可以产生更高的扭矩，但施力点到轴（力臂）的距离也起着至关重要的作用。
对于汽车爱好者来说，了解什么是扭矩可以解开车辆真正潜力背后的秘密。 想象一下踩油门踏板。该动作指示发动机燃烧燃料并产生扭矩。然后，该旋转力通过离合器（在手动变速器中）或液力变矩器（在自动变速器中）传递到传动系统，最终到达车轮。
发动机产生的扭矩越高， 车轮上可用的扭转力就越大，从而导致：
• 更快的加速： 高扭矩使汽车能够克服惯性并在更短的时间内达到更高的速度。这就是为什么以快速爆发而闻名的跑车通常专注于在较高发动机转速下提供高扭矩。
• 卓越的牵引能力： 另一方面，卡车优先考虑在较低发动机转速下产生高扭矩。这使得它们能够牵引重物并在需要强大牵引力的困难地形中行驶。
简单来说，发动机扭矩是汽车发动机产生的扭转力。它是发动机动力背后的动力，导致曲轴旋转并最终推动车辆前进。以下是发动机扭矩的细分：
• 来源： 发动机气缸中燃料的燃烧产生向下推动活塞的力。然后，该力通过连杆传递到曲轴，使其旋转。
• 测量： 发动机扭矩通常以磅英尺 (lb-ft) 或牛顿米 (Nm) 为单位测量。额定扭矩越高表示发动机产生的扭转力越大。
• 对性能的影响： 发动机扭矩直接影响汽车的加速度和牵引力。较高的扭矩使汽车能够更容易地克服惯性（运动阻力），从而加速得更快。此外，通过提供必要的扭转力来移动额外的重量，它允许车辆牵引重物。
• 与马力的关系： 虽然发动机扭矩是扭转力，但马力 是做功速率（功率输出）的衡量标准。将扭矩视为发动机的原始力量，将马力视为其整体工作效率。高扭矩的汽车可能会从停止状态快速加速，而高马力的汽车可能擅长保持高速。
车辆扭矩规格由汽车制造商提供，是选择车辆时要考虑的重要因素。他们可以帮助您了解：
• 汽车对特定驾驶需求的适用性： 如果您优先考虑快速加速，您可能会寻找一辆在较高发动机转速下具有高扭矩的汽车。对于频繁牵引，较低发动机转速下的高扭矩更为重要。
• 燃油效率： 在较低发动机转速下具有高扭矩的汽车有时可以实现更好的燃油效率。
重要的是要记住，在评估汽车性能时，扭矩规格只是难题的一部分。 马力、重量和传动类型等因素也发挥着作用。然而，了解扭矩可以为您解释车辆功能并根据您的特定需求选择合适的汽车奠定坚实的基础。
扭矩控制对于确保机器人在各种应用中平稳、高效和安全的运行起着至关重要的作用。方法如下：
• 精确操纵： 组装复杂电子设备或处理易碎物体 等微妙任务 需要机器人施加精确的力。精确的扭矩控制使机器人能够以轻柔的触感操纵物体，防止损坏并确保任务的成功完成。
• 关节运动和稳定性： 机器人依靠多个关节进行运动。精确的扭矩控制可确保这些关节平稳稳定地运行，从而实现精确定位和高效执行运动。想象一下，一只机械臂正在绘制一幅杰作；不稳定或不受控制的关节运动将导致灾难性的后果。扭矩控制通过提供必要的稳定性和精度来防止这种情况发生。
• 力控制与交互： 当机器人与物理世界交互时，它们会遇到外力。测量扭矩的传感器（如 Bota Systems 提供的传感器）使机器人能够“感受”这些力。这使他们能够实时调整握力或运动策略，确保在动态环境中安全抓取物体或安全导航。
通过整合Bota Systems 的力-扭矩传感器 ，机器人可以更深入地了解它们相互作用的力。
这些传感器不仅测量施加的力，还测量产生的扭矩，为机器人提供更全面的环境图景。这使他们能够以更高的精度、适应性和安全性执行任务。
无论是组装电路板的机械臂的细腻触感，还是推动汽车前进的发动机的原始动力，扭矩在实现非凡成就的过程中都起着至关重要的作用。
随着技术的进步，精确的扭矩控制将继续处于机器人创新的前沿，使它们能够以前所未有的灵活性和适应性与世界互动。
因此，下次当您目睹机器人令人印象深刻的操纵或感受到汽车发动机的动力激增时，请记住这一切背后的沉默英雄：扭矩。这种理解不仅使您能够欣赏现代工程的奇迹，而且还能在选择最适合您需求的车辆时做出明智的选择。
• Bota Systems MiniONE 微型数字六轴力扭矩传感器
• Bota Systems Medusa FT 超灵敏力扭矩传感器
• Bota Systems SensONE 6 轴力扭矩传感器
• Bota Systems MegaONE FT 6轴力扭矩传感器
• Adin Robotics AFT20-D15 超小型六轴力/扭矩传感器
• TORQUE-LINK-200 无线扭矩/应变传感器节点
