近年來，我國工業機器人產業發展勢頭強勁，技術水平不休晉升。據CRIA與IFR統計，2019年中國自立品牌工業機器人發賣遠4．5萬臺，正在海內市場占有率晉升到了32.2%，發賣同比增加16.2%。外資品牌工業機器人正在中國發賣同比降低10.98%，但外資品牌瑞士abb、德國庫卡、日本安川機電、日本發那科“四大家族”企業依舊占領海內市場的遠68%。國內外工業機器人的次要差異正在那里呢？很多人把矛頭指向了工業機器人的核心部件—減速機。
一、減速機是甚么？
減速機望文生義降低運動速率，增長扭矩，進步精度的機器安裝。其目標是進步機械的運轉精度、延伸其使用壽命、保證其運轉進程中的穩定性與可靠性。減速機是配備制造業中一種極為重要的基礎件，廣泛應用于工業機器人、數控機床等機械設備上。減速機便比如汽車上的變速箱，只不過其節制速率跟精度比變速箱高得多。減速機作為技術壁壘最高的工業機器人要害零部件，按布局分歧可以分為五類：諧波齒輪減速機、RV減速機、擺線針輪減速機、周詳行星齒輪減速機跟濾波齒輪減速機。
圖1六軸機器人減速機地位
這五種減速機中RV減速機跟諧波齒輪減速機是工業機器人最主流的周詳減速機，而且正在機器人大臂樞紐處（六軸機器人A2、A3軸負載較重的大臂及底座A1地位）普通使用RV減速機，而正在機器人前端小臂樞紐處多使用諧波減速機，如圖1所示，簡略先容一下兩種減速機事情原理。
諧波齒輪減速機
諧波減速機是依賴齒輪的彈性變形運動去到達減速的目標，由波發生器、柔輪跟剛輪構成，依賴波發生器使柔輪發生可控彈性變形，并靠柔輪與剛輪嚙合去傳送運動跟能源，如圖2所示。諧波減速機的技巧難點次要表現正在柔輪壽命跟加工精度上。
RV減速機
RV減速機由一個行星齒輪減速機的前級跟一個擺線針輪減速機的后級構成。典范的RV減速機如圖3所示，它是正在傳統針擺行星傳動的根底上開展出來的，不只克制了普通針擺傳動的缺陷，并且存在體積小、質量沉、傳動比規模年夜、壽命長、精度保持穩定、效率高、傳動安穩等一系列優點。RV減速器制造焦點難點正在各項工藝的密切配合，包羅：齒面熱處理、加工精度、整機對稱性、成組技術、拆卸精度等，這些工藝總裝公役總分派帶來的成果是產物的磨損跟壽命。
圖3RV減速機爆炸結構圖/百度百科
兩、國產減速機：行路之難
市場占有率低
現階段，世界75%的周詳減速機市場被日本的Harmonica公司跟Nabtesco公司所占據，此中Nabtesco的RV減速機約占60%的市場份額，Harmonica的諧波減速機約占15%。RV減速機國產化研發始于上世紀90年月，起頭次要是工藝、壽命跟精度等瓶頸制約了RV減速機制造商的生長。但跟著中國制造業才能程度的晉升及海內機器人市場爆發式增加，許多海內減速機廠家懷才不遇。特別是正在高精度RV減速機跟諧波減速機產物研制方面，海內曾經有一些可替換產物。
傳動精度跟可靠性有待優化晉升
減速機的傳動精度跟空程跟背隙有關，背隙也叫回程空隙是指齒輪與齒輪之間的空隙。普通回程空隙越低，減速機的傳動精度越高且減速機價錢也越貴、其傳動服從跟精度也便越下。減速機的精度單元為弧分，軸轉一圈為360度，一度=60弧分=3600弧秒，空隙的單元是弧分arcmin，普通稱低于3分的稱為高精度型，15分以上為低精度型。
依據相關材料國內外減速機的次要性能參數如表1所示。正在基本相同的轉速跟功率下，Nabtesco的RV減速機跟國產RV減速機的輸出扭矩規模根本相稱，解釋正在傳動扭矩上海內曾經可以與外洋相媲美。而國產的RV減速機包羅諧波減速機在內的齒輪壽命、傳動精度等方面距離外洋另有較大差異。好比海內的諧波減速機齒輪壽命現階段可能做到1.5萬小時，而同規格的外洋的齒輪壽命能做到5萬小時。但好正在海內的產物顛末幾年的開展，減速機齒輪的壽命曾經從9000小時進步到1.5萬小時，發展勢頭可喜。
表1國內外減速機的次要性能參數比照/依據文獻收拾整頓
有材料顯現國產減速機正在運轉一段時間后會有精度不克不及連結的問題，實在一切的機器人皆有此類問題，國內外的差異次要在于減速機資料耐磨性分歧招致壽命分歧的成果，再者減速機的齒輪精度比擬國外同類產物其加工精度分歧。以是擴展減速機資料研制跟數控加工設備研討將有助于咱們辦理精度問題。
國產減速機的破壁之路
海內著名減速機產物廠家研發的RV減速機跟諧波減速機產物及開展環境如圖4和表2所示。是以，機器人減速機焦點零部件海內企業曾經研制出來，只管正在技巧跟質量方面與外洋尚有差異，但整體上每一類焦點零部件皆已造成3～5家種子企業，配套產業集群效應正在漸漸發力，將來可期。與此同時，正在減速機控制系統跟相關軟件算法方面海內企業此刻曾經起頭發力。2017年海內廠商實現了高性能控制系統的自立研發。經由過程算法實現拖動示教、碰撞檢測、和婉節制等功用，借付與了工業機器人高精、高速、不變、協作的機能，而這些機能皆離不開減速機的功烈。
圖4國產品牌的RV減速機跟諧波減速機
表2中國工業機器人減速機研發希望
三、研發難點及將來沖破標的目的
海內廠商正在減速機計劃制造范疇急起直追，顛末必然工夫的堆集，現階段取得了很大的先進，如圖5。減速機結構緊湊要實現知足多項要害功用的集成，同時實現結構緊湊，下扭矩、高精度、下傳動服從、低背隙等要害目標。研發的難點次要是在于減速機的傳動精度、齒輪布局加工工藝及精度、零部件壽命等方面。
中國的全自動分揀機器人國產減速機比年須要沖破的標的目的，大抵可以分為三個年夜方面：
重點研討減速機動力學實際、反轉展轉偏差建模，剖析發生傳動偏差的緣故原由跟優化步伐。
重點研討可能到達最優技術指標的資料制造工藝及組件加工工藝，進步工件的使用壽命跟加工精度，加大制造配備投入，晉升加工制造才能。
增強零部件檢測才能扶植，樹立工業機器人周詳減速機檢測中間，擬定相關行業標準，對各種關鍵部件實行周全的機能檢測跟產品認證。
結語：
減速機是工業機器人的核心部件，把握下壽命、高精度減速機制造技巧是國產工業機器人將來可否進入高端市場的要害。現階段海內減速機企業曾經抖擻追逐并取得了不菲結果，信任近幾年是國產減速機的快捷開展期間。將來國產機器人市場占有率會大幅晉升并造成重大產業鏈，高端減速機行業勢必成為國民經濟的緊張組成部分。
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