減速機在原動機和工作機或執(zhí)行機構之間起匹配轉速和傳遞轉矩的作用，減速機是一種相對精密的機械，使用它的目的是降低轉速，增加轉矩。按照傳動級數(shù)不同可分為單級和多級減速機;按照齒廠輪形狀可分為圓柱齒輪減速機、圓錐齒輪減速機和圓錐-圓柱齒引輪減速機;按照傳動的布置形式又可分為展開式、分流式和同進軸式減速機。減速器是一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動、蝸桿傳動、齒輪-蝸桿傳動所組成的獨立部件，常用作原動件與工作機之間的減速傳動裝置 。在原動機和工作機或執(zhí)行機構之間起匹配轉速和傳遞轉矩的作用，在現(xiàn)代機械中應用極為廣泛。
機器人減速器分類
機器人減速器，按結構不同可以分為五類：
諧波齒輪減速器、擺線針輪行星減速器、RV減速器、精密行星減速器和濾波齒輪減速器。在精度、扭矩、剛度、傳送效率等衡量減速器的各個性能指標上，它們各有不同。其中，RV減速器和諧波減速器是工業(yè)機器人最主流的精密減速器。
RV減速器在先進機器人傳動中有逐漸取代諧波減速器的趨勢。世界75%的精密減速器市場被日本的HarmonicaDrive和Nabtesco占領，其中Nabtesco生產(chǎn)RV減速器，約占60%的份額，HamonicaDrive生產(chǎn)諧波減速器，約占15%的份額。
機器人減速器市場規(guī)模
中國正在服役的機器人已占全球總量的9%左右，2015年中國市場工業(yè)機器人達7500臺，同比增長36.6%，整體而言，機器人市場需求只增不降。在多種因素的引誘下，工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度將再次提速，步入歷史上的第二個繁榮發(fā)展期，或將比第一次浪潮還將巨烈。
隨著我國工業(yè)機器人應用市場的快速發(fā)展，工業(yè)機器人用減速器市場需求規(guī)模也隨之增長。一般情況下，一臺工業(yè)機器人需要的減速器個數(shù)為4-6臺。2015年我國工業(yè)機器人減速器市場規(guī)模約為11.5億元，隨著未來工業(yè)機器人的發(fā)展，中投顧問產(chǎn)業(yè)研究中心預測到2020年我國工業(yè)機器人減速器市場規(guī)模將超過40億元，未來五年復合增長率約為30%。
全球范圍內(nèi)機器人將會越來越普及，預計到2020年，服務機器人年銷售收入有望超過300億元人民幣。工業(yè)機器人再加上日益走入人們生活中的服務機器人，對于減速機行業(yè)來說，未來的前景十分看好。
國產(chǎn)機器人用減速器現(xiàn)狀
目前中國機器人的處境依然很嚴峻，其中最典型的是在機器人核心技術上缺乏整體的突破。核心零部件主要分成三部分，機器人減速器、交直流伺服電機和控制器。從成本上來說，目前全球機器人產(chǎn)業(yè)的成本構成，35%左右是減速器，20%左右是伺服電機，15%左右是控制系統(tǒng)，機械加工本體可能只占15%左右，其他的部分主要就是應用?？梢钥闯?，減速器是制約機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關鍵因素，而減速器的核心技術，幾乎壟斷在兩家日本企業(yè)納博特斯克(Nabtesco)和哈默納科(Harmonicdrive)手上，我國所有的機器人企業(yè)都在給日本企業(yè)打工。
關鍵部件進口比例較高，導致現(xiàn)在國內(nèi)制造機器人成本較高。特別是減速機，國內(nèi)企業(yè)購買減速機的價格是國外企業(yè)的價格的將近5倍。這樣國產(chǎn)機器人難以形成價格優(yōu)勢，只有年產(chǎn)量上500-1000臺，才有一定的規(guī)模效應。因此，中國如果想要形成機器人產(chǎn)業(yè)化， 擺脫國外機器人企業(yè)的掣肘，在機器人領域贏得自主，必須要將減速器國產(chǎn)化加速提上日程。
RV減速器在國際上僅有極少數(shù)國家能生產(chǎn)，最近幾年，雖然國內(nèi)也有量產(chǎn)的RV減速器，產(chǎn)品性能指標短期內(nèi)能達到要求，但由于質量控制和工藝的問題，很容易磨損報廢，所以鮮有國產(chǎn)機器人企業(yè)選用，中國市場的減速器普遍還依賴進口。
其實在“十二五”時期，國家“863”計劃將其列入重點攻克的技術瓶頸。國內(nèi)頂尖大學和科研機構幾年攻關也只有論文，沒有實物。近兩年隨著工業(yè)機器人的發(fā)展有部分企業(yè)開始投資研發(fā)國產(chǎn)RV減速機，目前大多數(shù)處在技術研發(fā)和攻關階段。
RV減速器的技術難點在于該部件需要保證傳遞很大的扭矩，承受很大的過載沖擊，并保證預期的工作壽命，因而在設計上使用了過定位結構，這使得零件加工精度要求極高，加工十分困難，機器人其規(guī)模化生產(chǎn)的重要制約則在于加工設備和加工工藝。
國產(chǎn)RV減速器在額定扭矩和傳動效率等方面與國外產(chǎn)品差距較小，但在扭轉剛度、傳動精度等穩(wěn)定性和精度指標方面差距還比較明顯，由于材料和工藝水平差距，耐疲勞強度方面差距也比較明顯。
預計國產(chǎn)減速器在未來一段時間主要發(fā)展方向在于技術突破和完善，市場方面，首先進入中低端工業(yè)機器人市場，在2016 年后逐漸進入汽車生產(chǎn)線焊接機器人等高端產(chǎn)品。減速器的國產(chǎn)化會大幅降低國產(chǎn)工業(yè)機器人成本。
目前國產(chǎn)RV減速機在材料，工藝，配合，精度，耐磨性，材料，熱處理，軸承等方面還需要改進。
諧波減速機是機器人實現(xiàn)運動功能的核心部件，是輕型工業(yè)機器人和機械臂可靠、精確運行不可或缺的部件，它可以使機器人的伺服電機在一個合適的速度下運轉，并精確地將轉速降低到機器人各部位需要的速度，在提高機械本體剛性的同時可輸出更大的扭矩。諧波傳動的構成：僅三個基本零部件， 波發(fā)生器，由外周嵌有薄壁滾珠軸承的橢圓形凸輪組成。軸承內(nèi)圈固定在凸輪上，外圈通過滾珠實現(xiàn)彈性變形。通常安裝在輸入軸上。 柔輪，具有薄壁結構的金屬彈性體部件。開口部外周加工有齒輪。通常安裝在輸出軸上。剛輪剛體環(huán)狀部件。內(nèi)周加工有齒輪，比柔輪多兩個輪齒。通常固定在外殼上。
國產(chǎn)諧波減速機與國外減速機在技術等方面已經(jīng)幾乎沒多大差距，甚至在某些方面超過國外諧波減速機性能。
國產(chǎn)RV減速器突破之路
目前全球能夠提供規(guī)?；倚阅芸煽康木軠p速器生產(chǎn)企業(yè)不算多，全球絕大多數(shù)市場份額都被日本企業(yè)占據(jù)，在工業(yè)用機器人關節(jié)上的精密減速器上，納Nabtesco(納博特斯克)產(chǎn)品的全球市場占有率達60%，特別在中/重負荷機器人上，其RV減速器市場占有率高達90%。Harmonica(哈默納科)的諧波減速器約占15%，還有住友重工(SUMITOMO)。
諧波減速器結構相對簡單，僅有三個基本零部件，加上哈默納科的專利早已到期，國產(chǎn)諧波減器機跟國外相比差距不算大。國產(chǎn)廠商如無錫綠的、東莞本潤等公司的諧波減速器已經(jīng)在國產(chǎn)機器人上面有廣泛應用。
RV減速機核心難點在于基礎工業(yè)和工藝。RV減速機是純機械的精密部件，材料、熱處理工藝和高精度加工機床缺一不可。我國在這幾個方面長期落后，并非單靠某個企業(yè)所能解決。要將200多個零部件組合在一起，精度要求苛刻，零部件之間的公差匹配需要多年經(jīng)驗積累。
技術是沒有捷徑可走的，日本納博特斯克公司從1980年代初提出RV型設計到1986年RV減速器研究獲得實質性突破，花了6-7年時間;而國內(nèi)率先拿出結果的南通振康和恒豐泰花費時間也為6-8年。
可喜的是中國企業(yè)布局RV減速器若干年后，終于取得一些突破。國產(chǎn)RV減速器主要由南通振康、秦川機床、武漢精華、浙江恒豐泰和浙江雙環(huán)傳動提供。
南通振康RV減速器產(chǎn)量已經(jīng)突破萬臺，秦川機床RV減速器生產(chǎn)線已經(jīng)打通，產(chǎn)量正在逐步上升。秦川機床的RV減速器是國家進口替代項目，秦川機床9萬套工業(yè)機器人關節(jié)減速器技術改造項目、工業(yè)機器人關節(jié)減速器生產(chǎn)線兩項合計投資3.14億元。
兩點建議：
1.創(chuàng)新協(xié)同合作模式
RV減速器研發(fā)難度大，我國在這許多方面長期落后，并非單靠某個企業(yè)所能解決。面對目前艱難局面，如何創(chuàng)新協(xié)同合作模式，調動產(chǎn)學研各方面積極性，加快相關技術的研發(fā)，特別加快和完善在熱處理工藝、加工制造工藝、裝配工藝等方面技術，進一步提升產(chǎn)品的穩(wěn)定性、一致性是當前急需解決的課題。
2.技術突破需要耐心
我國對機器人用減速器的研究相比國外較晚，技術不成熟，與國外先進技術存在較大差距，形成了精密減速器不能自給自足的局面，機器人減速器的關鍵技術突破顯得更加迫切，但技術突破考驗企業(yè)耐心，因為減速器的產(chǎn)業(yè)化是一個高投入、慢回報、重資產(chǎn)的過程，需要一個超精密機械加工的企業(yè)才能實現(xiàn)。而且進軍該領域也存在較大風險，從設計與制造涉及到材料及熱處理技術、結構優(yōu)化及零件微處理技術、精密制造及裝配技術、檢測技術等等，這些技術需要長時間經(jīng)驗摸索和積累，不可忽視和跳越，一旦不成功便可能前功盡棄。
小結：國產(chǎn)機器人減速器攻關多年盡管還不盡人意，但我們要堅定信心不動搖，不斷找到制約技術研發(fā)的關鍵突破口，希望經(jīng)過幾年的摸索和積累，出現(xiàn)媲美國外巨頭的減速器，提高國產(chǎn)機器人競爭力。
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