导语：

　　近年来，我国工业机械人家产发展势头微弱，技术水平不竭提拔。据CRIA取IFR统计，2019年中国自立品牌工业机械人贩卖近4．5万台，正在国内市场占有率提拔到了32.2%，贩卖同比增加16.2%。外资品牌工业机械人正在中国贩卖同比降落10.98%，但外资品牌瑞士abb、德国库卡、日本安川机电、日本发那科“四大家族”企业照旧占有国内市场的近68%。国内外工业机械人的次要差异正在那里呢？不少人把锋芒指向了工业机械人的核心部件—减速机。

　一、减速机是什么？

　　减速机望文生义低落活动速度，增添扭矩，进步精度的机械安装。其目标是进步机械的运转精度、耽误其使用寿命、保障其运转过程中的稳定性取可靠性。减速机是设备制造业中一种极为重要的基础件，遍及应用于工业机械人、数控机床等机械设备上。减速机就比如汽车上的变速箱，只不过其节制速度和精度比变速箱高很多。减速机作为技术壁垒最高的工业机械人环节零部件，按布局不一样能够分为五类：谐波齿轮减速机、RV（扭转矢量）减速机、摆线针轮减速机、紧密行星齿轮减速机和滤波齿轮减速机。

图1六轴机器人减速机位置

　　这五种减速机中RV减速机和谐波齿轮减速机是工业机械人最主流的周密减速机，并且在机械人大臂枢纽处（六轴机械人A2、A3轴负载较重的大臂及底座A1位置）一样平常使用RV减速机，而在机械人前端小臂枢纽处多使用谐波减速机，如图1所示，简朴引见一下两种减速机事情道理。

　谐波齿轮减速机

　　谐波减速机是依赖齿轮的弹性变形活动来到达减速的目标，由波发生器、柔轮和刚轮构成，依赖波发生器使柔轮发生可控弹性变形，并靠柔轮取刚轮啮合来通报活动和动力，如图2所示。谐波减速机的技能难点首要体现在柔轮寿命和加工精度上。

图2谐波齿轮减速机道理/学位论文 作者：李伟勇

　RV减速机

　　RV减速机由一个行星齿轮减速机的前级和一个摆线针轮减速机的后级构成。典范的RV减速机如图3所示，它是正在传统针摆行星传动的基础上发展出来的，不但克服了普通针摆传动的错误谬误，并且具有体积小、质量轻、传动比规模大、寿命长、精度保持稳定、效率高、传动安稳等一系列长处。RV减速器制作中心难点正在各项工艺的密切配合，包罗：齿面热处理、加工精度、零件对称性、成组手艺、装配精度等，这一些工艺总装公役总分派带来的结果是产物的磨损和寿命。

图3 RV减速机爆炸结构图/百度百科

　两、国产减速机：行路之难

　　市场占有率低

　　今朝，天下75%的周详减速机市场被日本的Harmonica公司和Nabtesco公司所霸占，个中Nabtesco的RV减速机约占60%的市场份额，Harmonica的谐波减速机约占15%。RV减速机国产化研发始于上世纪90年代，最先主如果工艺、寿命和精度等瓶颈制约了RV减速机制造商的生长。但随着中国制造业才能程度的提拔及海内机器人市场爆发式增加，很多海内减速机厂家崭露头角。尤其是正在高精度RV减速机和谐波减速机产物研制层面，海内已有一些可替换产物。

　传动精度和可靠性有待优化提拔

　　减速机的传动精度跟空程和背隙有关，背隙还叫回程间隙是指齿轮取齿轮之间的间隙。一样平常回程间隙越低，减速机的传动精度越高且减速机价钱还越贵、其传动服从和精度还就越高。减速机的精度单元为弧分，轴转一圈为360度，一度=60弧分=3600弧秒，间隙的单元是弧分arcmin，一样平常称低于3分（3‘）的称为高精度型，15分（15’）以上为低精度型。

　　依据相干材料中外洋减速机的重要性能参数如表1所示。正在根基不异的转速和功率下，Nabtesco的RV减速机和国产RV减速机的输出扭矩规模根基相称，阐明正在传动扭矩上中国曾经可以与外洋相媲美。而国产的RV减速机包罗谐波减速机正在内的齿轮寿命、传动精度等方面间隔外洋另有较大差异。例如中国的谐波减速机齿轮寿命现阶段可以保证1.5万小时，而同规格的外洋的齿轮寿命能保证5万小时。但幸亏中国的产物颠末几年的生长，减速机齿轮的寿命曾经由9000小时提高到1.5万小时，生长势头可喜。

表1国内外减速机的关键性能参数对照/凭据文献整顿

　　有材料表现国产减速机正在运转一段时间后会有精度不可以连结的题目，实际所有的机器人都有此类题目，国内外的差异重要正在于减速机材料耐磨性分歧致使寿命分歧的后果，再者减速机的齿轮精度相比外洋同类产品其加工精度分歧。所以扩大减速机材料研制和数控加工设备研讨将有利于我们处理精度题目。

国产减速机的破壁之路

　　海内着名减速机产物厂家研发的RV减速机和谐波减速机产物及开展情形如图4和表2所示。是以，机器人减速机焦点零部件海内企业已研制出来，只管正在手艺和质量层面取外洋尚有差异，但总体上每一类焦点零部件皆已构成3～5家种子企业，配套财产集群效应正正在渐渐发力，将来可期。取此同时，正在减速机节制系统和相干软件算法层面海内企业此刻已开始发力。2017年海内厂商实现了高性能节制系统的自立研发。经过算法实现拖动示教、碰撞检测、柔顺节制等功能，还给予了工业机器人高精、高速、稳固、合作的性能，而这一些性能皆离不开减速机的功烈。

图4国产品牌的RV减速机和谐波减速机

表2中国工业机器人减速机研发进度

三、研发难点及将来打破标的目的

　　中国厂商正在减速机设计制作行业不甘落后，颠末必定工夫的积聚，现阶段取得了很大的提高，如图5。减速机布局松散要实现满意多项要害功效的集成，与此同时实现布局松散，高扭矩、高精度、高传动效力、低背隙等要害目标。研发的难点主如果正在于减速机的传动精度、齿轮布局加工工艺及精度、零部件寿命等方面。

　　国产减速机最近几年需求打破的标的目的，大抵能够分为三个大层面：

　　（1）重点研讨减速机动力学理论、反转展转偏差建模，阐明发生传动偏差的缘由和优化办法。

　　（2）重点研讨可以到达最优技术指标的资料制作工艺及组件加工工艺，进步工件的使用寿命和加工精度，加大制作设备投入，提拔加工制作本领。

　　（3）增强零部件检验才能确立，确立工业机器人邃密精美减速机检验中间，拟定相干行业标准，对各种枢纽部件实行齐面的性能检验和产品认证。

图5博览会上的国产工业机器人/新华社 作者：沙达提

　　结语：

　　减速机是工业机器人的核心部件，控制高寿命、高精度减速机制作手艺是国产工业机器人将来可否进入高端市场的枢纽。目前国内减速机企业曾经抖擞追逐并取得了不菲成就，坚信近几年是国产减速机的快速进步期间。将来国产机器人市场占有率会大幅提拔并构成复杂产业链，高端减速机行业势必成为国民经济的主要组成部分。

　　参考文献：

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