機器人核心零部件減速機,技術難點在什麽地方?國內有哪些企業在做?

機器人核心零部件減速機,技術難點在什麽地方?國內有哪些企業在做?11 2022-01-02 09:05:30

減速機是用來幹什麽的?減速機聽起來就是用來減速的,其實不單單是這樣。

一般情況下,減速機是安裝在電機前端,常見的伺服電機額定轉速都在2000rpm,也就是我們常說的2000轉。正常而言,很少有設備需要如此高的轉速,尤其是機器人在運動中,各個關節手臂,都是聽過減速機傳動的皮帶或者絲杆進行驅動的。

減速機,主要就是用來降低速度,提高扭矩。提高扭矩也就是我們常說的力矩。這個可以簡單理解:變速自行車進行解釋。

人就是電機:假設每一分鍾額定,人蹬自行車100圈。

腳踏部分的前花盤,和後輪上的飛輪,就組成了一個減速機。只不過這個傳動方式是鏈條。

當前面花盤鏈條不動,後面飛輪鏈條從小飛輪,換成外圈的大飛輪的時候。那麽在人蹬車速度不變的情況下,其實車是降速的,但是我們能夠感覺到人腿部變輕巧了。這說明後面飛輪對外提供的力矩變大了。這就是典型的降速,提高力矩的效果。

力矩的變化,是根據前後兩個齒輪的減速比乘積得到的。例如別人告訴你,減速比是4X5,那麽就是20倍減速。

以上是從老百姓的角度解讀啥事減速機,其他領域的減速機,同樣也是一個原理,不外乎利用齒輪差數,進行的減速。至于是使用什麽類型的齒輪做的形式,那種各式各異了。

機器人的常用減速機


機器人主要用的減速機有叁種:RV減速機,諧波減速機,行星減速機

RV減速機

1、RV減速機

RV減速機主要用在大負載的六軸機器人上面,這種機器人機身的重量最輕的也要在150kg以上。這還是在空載狀態下,一旦負載,那更重。當前最大的負載的機器人可負載2頓。整個機身的總量達到10頓左右。這種時候,基本沒有電動機可以提供這麽大的扭矩,顯然要依靠大型減速機,來提高扭矩。

下圖就是超大型的機器人,你可以看到第一軸驅動電機並不大,很明顯需要減速機加強扭矩。

2、RV減速機的發展曆史

RV減速機早年是日本發明,並發展起來的,中國市場RV減速機得到重視大約在2000年,當前RV減速機市場,仍然是日本的天下。大約能夠占據80%以上。主要品牌例如納博特斯克,住友。

3、RV減速機的難點技術

RV減速機的原理其實很早就已經公開,且並未有專利保護,所以在原理上面,並沒有太多的難點.

RV減速機下面的演示,方便理解。

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(1)RV減速機主要是又叁大塊構成:

這叁大塊在加工中,非常的重要的,首先要保證擺線輪的齒形精度±3μm,分度精度±5″以內。偏心軸的精度要在偏心精度±3μm,圓度±1μm以內。這對于加工精度而言,按照我的了解,基本上全球也就日系:山崎馬紮克,fanuc,住友等幾家的加工中心可以搞定這個精度。

這個難點,可以甩鍋爲:國內高端加工機床不太行(我已經說的很委婉了)

(2)RV減速機頂級品牌的參數對比。國産振康確實達到了目前行業的頂尖水平,同外資品牌具備pk的實力。

從這個這些參數中,我們能夠看到齒輪的加工精度,傳送效率,長久使用中的穩定性。這叁個是重點。

然後我們要說道長久的穩定性這個特點了。這種耐用性,對材料的要求非常高。目前而言,我確實不知道各家會選用什麽類型的鋼材,正常來說這確實是商業機密。

因此這一難點可以甩鍋給材料行業。

(3)RV減速機的性價比

任何商業産品離不開性價比這個東西,也許你會說,只要東西好一定能賣出去。兄弟,你這是癡人說夢。因爲正常來說,你制造的這個東西,世界上基本都已經有了,你想比競爭對手還貴的賣,這基本上是不可能的。

所以如果能夠批量制造且降低成本,這就非常的關鍵了。這也是爲什麽,我們經常會看到新聞說,中國又突破了什麽芯片技術,但就是不見在市場上面賣,因爲加工成本可能比人家的賣到市場上面的都貴。

4、全球RV減速機生産商及中谷RV減速機生産商

很高興國産RV減速機當前發展的勢頭突飛猛進!

機器人用的諧波減速機

1、諧波減速機的原理,也屬于很早就公開的,並沒有什麽非常神秘的東西。

用通俗的方式理解:如果一個減速機要實現加減速,那就要用到至少兩個齒輪,並且兩個齒輪要齒輪數差距。那麽我如果想盡量的在一個狹小的空間做到這個,那怎麽辦?

很好辦!把兩個齒輪疊在一起,一個內嵌進去,如下圖:

這就要說到,日本人的思路確實牛逼,人家想到的是用一個圓弧的齒輪,形成一個實時可以貼合,並且有齒輪差的方法。

2、諧波減速機的發展曆史

1970年10月,長谷川齒車株式會社與美國USM公司達成協議雙方各出資50%,在東京都大田區南六鄉3丁目24番13號成立了Harmonic Drive Systems Inc.。1988年6月,開始生産銷售新齒形(IH齒形)的Harmonic Drive減速機。 1996年12月,與德國Harmonic Drive Antriebstechnik GmbH公司(現Harmonic Drive AG公司)簽訂許可協議及技術援助合同。

2002年7月與2008年9月,分兩次共獲得德國Harmonic Drive AG公司35%的發行股票(現爲權益法適用關聯公司)。 2004年12月,在佳斯達克(JASDAQ)證券交易所上市。 2005年12月,美國子公司HD Systems, Inc.與納博特斯克株式會社的美國子公司Nabtesco USA, Inc.在美國馬薩諸塞州成立了合資公司“Harmonic Drive L.L.C.”。

德國Harmonic Drive AG公司負責在歐洲、中近東、非洲、印度及南美地區的銷售。美國Harmonic Drive L.L.C.公司負責在北美地區的銷售。全球其余市場由日本Harmonic Drive Systems Inc.公司負責銷售。

這個牛逼的哈默納科基本壟斷了全球諧波減速機市場。

我國從1961年開始諧波傳動方面的研制工作。到目前爲止,我國有以北京中技克美諧波傳動有限公司、北京諧波傳動技術研究所爲代表的幾十家單位從事這方面的研究和生産工作,並先後研制成了多種類型的諧波齒輪傳動裝置。 我國現階段的諧波傳動裝置的制造能力只相當于日本八十年代的水平,國內諧波傳動産業存在的主要問題是規模偏小,且産品種類少,研究開發人員和投入不足等。

還好,國內目前出現了一個頂梁柱,蘇州綠的諧波,目前基本上在中國市場跟哈默納科分庭抗禮。

3、諧波減速機的主要部件

(1)波發生器,由外周嵌有薄壁滾珠軸承的橢圓形凸輪組成。軸承內圈固定在凸輪上,外圈通過滾珠實現彈性變形。通常安裝在輸入軸上。•

2)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。

(3)剛輪,剛體環狀部件。內周加工有齒輪,比柔輪多兩個輪齒。通常固定在外殼上。

4、諧波減速機的技術難點

(1)柔輪的使用壽命

諧波減速機,長久的穩定性,主要來自于柔輪的使用壽命及齒合度,正常來說,肉輪上面並不是所有的齒輪都可以最後同剛輪進行齒合的,如果能做到齒合的越多,那麽其使用壽命約長。

(2)加工精度

正常情況下,諧波減速機的軸承精度需要達到P2等級。這玩意是啥概念?就是最高等級!這又要說道材料和加工設備了。同樣對加工中心要求極高。

5、目前國內主要諧波減速機供應商

(1)蘇州綠的諧波:

蘇州綠的算是目前國産諧波減速機的第一品牌。綠的一年諧波減速機的銷量應該可以達到3萬套以上。(歡迎交流指正)

(2)來福諧波

來福諧波是比較新的品牌,目前在國內有不少scara機器人都在使用。

(3)中技克美

中技克美是國內最早研究諧波減速機的,不過一直不知道是不是生活太滋潤,經過這麽多年,中技克美的産品反而在市場中反響平平。

5、諧波減速機主要應用的行業

諧波減速機應用領域非常多,不單單在機器人行業,包括機床,航天器材,甚至家用機器人都是用諧波減速機。甚至望遠鏡,經緯儀等等都要是用諧波減速機。

哦對了,牛逼的火星車上面也用的諧波減速機,用了大約20套減速機。

行星減速機,以及蝸輪蝸杆減速機


最便宜的是行星減速機,這種減速機在服務型機器人中最常見。

一般情況下,服務機器人的底部行走的輪子,采用的是蝸輪蝸杆的減速機。手臂采用的是行星減速機。至于我們經常能夠見到的舵機,其實是電機 一個減速齒輪箱。

舵機結構:馬達 減速齒輪箱

有一些高端一下機器人手臂不減速,可能用到的行星減速機。


以上是機器人減速機基本概括。

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