近年來，我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，技術(shù)水平不休晉升。據(jù)CRIA與IFR統(tǒng)計，2019年中國自立品牌工業(yè)機(jī)器人發(fā)賣遠(yuǎn)4．5萬臺，正在海內(nèi)市場占有率晉升到了32.2%，發(fā)賣同比增加16.2%。外資品牌工業(yè)機(jī)器人正在中國發(fā)賣同比降低10.98%，但外資品牌瑞士abb、德國庫卡、日本安川機(jī)電、日本發(fā)那科“四大家族”企業(yè)依舊占領(lǐng)海內(nèi)市場的遠(yuǎn)68%。國內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人的次要差異正在那里呢？很多人把矛頭指向了工業(yè)機(jī)器人的核心部件—減速機(jī)。
一、減速機(jī)是甚么？
減速機(jī)望文生義降低運動速率，增長扭矩，進(jìn)步精度的機(jī)器安裝。其目標(biāo)是進(jìn)步機(jī)械的運轉(zhuǎn)精度、延伸其使用壽命、保證其運轉(zhuǎn)進(jìn)程中的穩(wěn)定性與可靠性。減速機(jī)是配備制造業(yè)中一種極為重要的基礎(chǔ)件，廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等機(jī)械設(shè)備上。減速機(jī)便比如汽車上的變速箱，只不過其節(jié)制速率跟精度比變速箱高得多。減速機(jī)作為技術(shù)壁壘最高的工業(yè)機(jī)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(jī)、RV減速機(jī)、擺線針輪減速機(jī)、周詳行星齒輪減速機(jī)跟濾波齒輪減速機(jī)。
圖1六軸機(jī)器人減速機(jī)地位
這五種減速機(jī)中RV減速機(jī)跟諧波齒輪減速機(jī)是工業(yè)機(jī)器人最主流的周詳減速機(jī)，而且正在機(jī)器人大臂樞紐處（六軸機(jī)器人A2、A3軸負(fù)載較重的大臂及底座A1地位）普通使用RV減速機(jī)，而正在機(jī)器人前端小臂樞紐處多使用諧波減速機(jī)，如圖1所示，簡略先容一下兩種減速機(jī)事情原理。
諧波齒輪減速機(jī)
諧波減速機(jī)是依賴齒輪的彈性變形運動去到達(dá)減速的目標(biāo)，由波發(fā)生器、柔輪跟剛輪構(gòu)成，依賴波發(fā)生器使柔輪發(fā)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(jī)的技巧難點次要表現(xiàn)正在柔輪壽命跟加工精度上。
RV減速機(jī)
RV減速機(jī)由一個行星齒輪減速機(jī)的前級跟一個擺線針輪減速機(jī)的后級構(gòu)成。典范的RV減速機(jī)如圖3所示，它是正在傳統(tǒng)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(zhì)量沉、傳動比規(guī)模年夜、壽命長、精度保持穩(wěn)定、效率高、傳動安穩(wěn)等一系列優(yōu)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(jī)對稱性、成組技術(shù)、拆卸精度等，這些工藝總裝公役總分派帶來的成果是產(chǎn)物的磨損跟壽命。
圖3RV減速機(jī)爆炸結(jié)構(gòu)圖/百度百科
兩、國產(chǎn)減速機(jī)：行路之難
市場占有率低
現(xiàn)階段，世界75%的周詳減速機(jī)市場被日本的Harmonica公司跟Nabtesco公司所占據(jù)，此中Nabtesco的RV減速機(jī)約占60%的市場份額，Harmonica的諧波減速機(jī)約占15%。RV減速機(jī)國產(chǎn)化研發(fā)始于上世紀(jì)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(jī)制造商的生長。但跟著中國制造業(yè)才能程度的晉升及海內(nèi)機(jī)器人市場爆發(fā)式增加，許多海內(nèi)減速機(jī)廠家懷才不遇。特別是正在高精度RV減速機(jī)跟諧波減速機(jī)產(chǎn)物研制方面，海內(nèi)曾經(jīng)有一些可替換產(chǎn)物。
傳動精度跟可靠性有待優(yōu)化晉升
減速機(jī)的傳動精度跟空程跟背隙有關(guān)，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(jī)的傳動精度越高且減速機(jī)價錢也越貴、其傳動服從跟精度也便越下。減速機(jī)的精度單元為弧分，軸轉(zhuǎn)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(jù)相關(guān)材料國內(nèi)外減速機(jī)的次要性能參數(shù)如表1所示。正在基本相同的轉(zhuǎn)速跟功率下，Nabtesco的RV減速機(jī)跟國產(chǎn)RV減速機(jī)的輸出扭矩規(guī)模根本相稱，解釋正在傳動扭矩上海內(nèi)曾經(jīng)可以與外洋相媲美。而國產(chǎn)的RV減速機(jī)包羅諧波減速機(jī)在內(nèi)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(nèi)的諧波減速機(jī)齒輪壽命現(xiàn)階段可能做到1.5萬小時，而同規(guī)格的外洋的齒輪壽命能做到5萬小時。但好正在海內(nèi)的產(chǎn)物顛末幾年的開展，減速機(jī)齒輪的壽命曾經(jīng)從9000小時進(jìn)步到1.5萬小時，發(fā)展勢頭可喜。
表1國內(nèi)外減速機(jī)的次要性能參數(shù)比照/依據(jù)文獻(xiàn)收拾整頓
有材料顯現(xiàn)國產(chǎn)減速機(jī)正在運轉(zhuǎn)一段時間后會有精度不克不及連結(jié)的問題，實在一切的機(jī)器人皆有此類問題，國內(nèi)外的差異次要在于減速機(jī)資料耐磨性分歧招致壽命分歧的成果，再者減速機(jī)的齒輪精度比擬國外同類產(chǎn)物其加工精度分歧。以是擴(kuò)展減速機(jī)資料研制跟數(shù)控加工設(shè)備研討將有助于咱們辦理精度問題。
國產(chǎn)減速機(jī)的破壁之路
海內(nèi)著名減速機(jī)產(chǎn)物廠家研發(fā)的RV減速機(jī)跟諧波減速機(jī)產(chǎn)物及開展環(huán)境如圖4和表2所示。是以，機(jī)器人減速機(jī)焦點零部件海內(nèi)企業(yè)曾經(jīng)研制出來，只管正在技巧跟質(zhì)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(yè)，配套產(chǎn)業(yè)集群效應(yīng)正在漸漸發(fā)力，將來可期。與此同時，正在減速機(jī)控制系統(tǒng)跟相關(guān)軟件算法方面海內(nèi)企業(yè)此刻曾經(jīng)起頭發(fā)力。2017年海內(nèi)廠商實現(xiàn)了高性能控制系統(tǒng)的自立研發(fā)。經(jīng)由過程算法實現(xiàn)拖動示教、碰撞檢測、和婉節(jié)制等功用，借付與了工業(yè)機(jī)器人高精、高速、不變、協(xié)作的機(jī)能，而這些機(jī)能皆離不開減速機(jī)的功烈。
圖4國產(chǎn)品牌的RV減速機(jī)跟諧波減速機(jī)
智能分揀機(jī)器人的好處表2中國工業(yè)機(jī)器人減速機(jī)研發(fā)希望
三、研發(fā)難點及將來沖破標(biāo)的目的
海內(nèi)廠商正在減速機(jī)計劃制造范疇急起直追，顛末必然工夫的堆集，現(xiàn)階段取得了很大的先進(jìn)，如圖5。減速機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊要實現(xiàn)知足多項要害功用的集成，同時實現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊，下扭矩、高精度、下傳動服從、低背隙等要害目標(biāo)。研發(fā)的難點次要是在于減速機(jī)的傳動精度、齒輪布局加工工藝及精度、零部件壽命等方面。
國產(chǎn)減速機(jī)比年須要沖破的標(biāo)的目的，大抵可以分為三個年夜方面：
模塊化智能垃圾分揀機(jī)器人重點研討減速機(jī)動力學(xué)實際、反轉(zhuǎn)展轉(zhuǎn)偏差建模，剖析發(fā)生傳動偏差的緣故原由跟優(yōu)化步伐。
重點研討可能到達(dá)最優(yōu)技術(shù)指標(biāo)的資料制造工藝及組件加工工藝，進(jìn)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(qiáng)零部件檢測才能扶植，樹立工業(yè)機(jī)器人周詳減速機(jī)檢測中間，擬定相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對各種關(guān)鍵部件實行周全的機(jī)能檢測跟產(chǎn)品認(rèn)證。
結(jié)語：
減速機(jī)是工業(yè)機(jī)器人的核心部件，把握下壽命、高精度減速機(jī)制造技巧是國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人將來可否進(jìn)入高端市場的要害?，F(xiàn)階段海內(nèi)減速機(jī)企業(yè)曾經(jīng)抖擻追逐并取得了不菲結(jié)果，信任近幾年是國產(chǎn)減速機(jī)的快捷開展期間。將來國產(chǎn)機(jī)器人市場占有率會大幅晉升并造成重大產(chǎn)業(yè)鏈，高端減速機(jī)行業(yè)勢必成為國民經(jīng)濟(jì)的緊張組成部分。
參考文獻(xiàn)：
［1］工業(yè)機(jī)器人開展現(xiàn)狀及剖析［J］。電器工業(yè)，2020，233：22-30.
［2］何衛(wèi)東，單麗君。RV減速器研討近況與展望［J］。大連交通大學(xué)學(xué)報，2016，37：13-18.
［3］黃興，何文杰，符遠(yuǎn)翔。工業(yè)機(jī)器人周詳減速器綜述［J］。機(jī)床與液壓，2015，43：1-6.
［4］汪杰。2019中國工業(yè)機(jī)器人市場現(xiàn)狀及開展展望［J］。聰明工場，2019，：30-31.
垃圾分揀機(jī)器人的原理［5］王寧。國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的明天與來日誥日［J］。中國設(shè)備工程，2018，400：8-10.
［6］郝宏海，王常策，黃幼松。一種諧波減速器傳動精度測試儀計劃［J］。儀表技巧與傳感器，2019，443：49-51.
物流分揀機(jī)器人結(jié)構(gòu)分揀機(jī)器人市場前景藥品分揀機(jī)器人直營納米級分揀機(jī)器人