有了自己的“关节”，国产机器人岿然挺立

科技日报2019-10-16
      作者：张晔
     在机器人行业，流传着这样一句半开玩笑的话：“如果一家日本的减速器企业说跪下，全球机器人没几个能站着。”

这句话的背后，是精密减速器被一家日本企业长期高度垄断的不争事实，而精密减速器就像是机器人的“关节”，也是机器人成本构成中占比最大的核心部件。被国外企业长期垄断，严重制约着国产机器人产业的发展。但随着近些年国产谐波减速器的快速崛起，这一局面正被改写。

近日，在第21届中国国际工业博览会上，由苏州绿的谐波传动科技股份有限公司（以下简称“绿的谐波”）自主研发的Y系列谐波减速器，凭借谐波齿轮传动领域世界最高精度和国际领先性能，一举获得中国工博会大奖。

这家名不见经传的民营企业，其核心团队2003年就开始默默无闻地瞄准了这个方向，不计付出，坚持投入，自主创新逆袭超越，从底层数学模型做起，采用完全不同的技术路线，研制出国际领先的谐波减速器，确保了国产机器人行业核心零部件的自主可控及高速发展。

20世纪50年代中期，美国人马瑟在薄壳弹性变形理论基础上，应用金属的挠性和弹性力学原理发明出来一种新型谐波传动技术。70年代，这项技术引入日本，随之日本制造的谐波减速器被广泛地应用于各种传动系统中，这家日本公司生产的谐波减速器，具有轻量、小型、传动效率高、减速范围广、精度高等特点，成为整体运动控制领域当之无愧的领军企业。

“谐波减速器广泛应用于机器人、机床、自动化、航空航天等各种领域，主要起降低输出转速、增大输出扭矩作用，具有大传动比、高承载、高精度等诸多优点。”绿的谐波储建华博士告诉记者，作为机器人最核心零部件之一，谐波减速器直接关系到机器人本体的性能与寿命，精度保持寿命、传动精度、刚性等也是谐波减速器最具挑战性的技术参数。

近年来，中国工业机器人产业进入新的历史机遇期，国际机器人企业纷纷大举进入中国。在中国，如汽车制造、3C电子、工厂自动化等行业，对机器人的需求也是越来越旺盛。然而，对于国内的机器人产业而言，谐波减速器、伺服电机和驱动器、控制系统等还需大量依赖进口，这就导致了其竞争力与国外企业还有差距。

据记者调查发现，减速器约占据机器人整体成本1/3，而国外产品售价较高，且行业景气时候交货周期长达10个月以上，极大制约了机器人本体厂商生产及服务。

绿的谐波公司前身1999年就开始扎根高端制造，2003年开始投入研发谐波减速器。由于日本公司高度垄断，他们找不到任何文件资料可供参考，同时还要回避国外公司专利，因此，他们从底层数学模型开始摸索研究，完全跳出了传统渐开线齿形设计理论，开发和验证新齿型，研发专用新材料，摸索热处理和精密制造工艺。

“绿的团队从一开始就感受到强大的阻力，深知会经历一个非常艰苦的探索和尝试过程，但团队齐心协力，保持高度的使命感，着眼于未来，最终克服了技术、资金、市场等方面的重重困难，到2009年正式推出谐波减速器原型机，并建设企业检验测试中心，对谐波减速器进行评价和测试，经过充分的验证，直到2012年才正式推向市场。”储建华说，得益于从一开始坚持正向设计开发，除了个别标准件外，谐波减速器其余均由自己生产制造，做到质量和交期可控。

但是，他们并没有止步。作为机器人核心零部件龙头企业， 今年4月份面向全球发布新一代Y系列超高精度和N系列超长寿命谐波减速器。

Y系列谐波减速器是绿的谐波独有专利设计，也是世界上首款实现了10弧秒以内传动精度的谐波齿轮传动装置，扭转刚度提升一倍，并从根本上解决了振动耦合问题，代表了谐波减速器的未来发展方向。N系列谐波减速器使用新一代高性能材料，专有制造工艺及热处理技术，精度保持寿命超过2万小时，是目前已知国际最高水平。除具有超长寿命外，还具有精度高、承载高、温升小、效率高、运行平稳、抗冲击能力强等特性。

作为已获实施3项谐波减速器相关国家标准的主要编写起草方，绿的谐波已经获得50多项国家专利授权。截至目前，他们已开发出21个系列上千种规格的谐波减速器产品，大规模应用于机器人、机床、自动化、医疗器械、半导体、航空航天等二十多个领域。国内市场占有率超过60%，海外销量年增速超过35%。

责任编辑：王旭泉