編者按：
在國產機器人崛起道路上，減速機的產業化、自動化是非常重要的內容。當前，國內減速器被國外廠商高度壟斷，現階段尚處于普及期的國產減速機無法實現全面進口替代。精密減速器到底具有哪些技術難點？國產減速器如何卯足了勁追趕？看看國產減速器各路英豪各有什么經驗之談。
特邀嘉賓：浙江雙環傳動機械股份有限公司 研究院院長 張靖博士
浙江雙環傳動機械股份有限公司 總經理 吳長鴻
浙江來福諧波傳動股份有限公司 董事長 張杰
配天集團 副總裁 徐志根
蘇州奇步機器人有限公司 銷售總監 姜勤安
減速器對于機器人來說意味著什么？
減速器，是一種精密的動力傳達機構，它利用齒輪的速度轉換器，將電機的回轉數減速到所要的回轉數，并得到較大轉矩，是一種降低轉速，增加轉矩的裝置。在工業機器人所有核心零部件中，減速器最為關鍵。
按結構不同，工業機器人用精密減速器可以分為五類，分別是諧波齒輪減速器、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最主流的工業機器人用精密減速器。
世界75%的精密減速器市場被日本的納博特斯克和哈默納科占領，其中納博特斯克生產RV減速器，約占60%的份額，哈默納科生產諧波減速器，約占15%的份額。
相比日本巨頭幾十年的積淀，中國的工業機器人用精密減速器研究開始較晚，技術不成熟，形成了精密減速器不能自給自足的局面，嚴重依賴進口，因而“逆襲”路上挑戰重重。
精密減速器：國產機器人不能缺失之痛
當前，減速器價格呈下行趨勢。自納博特斯克與上海機電合資以來，隨著國際機器人在中國產能加大和國產機器人的發展，其RV減速機價格逐漸下降。再加上2016年常州工廠的投產，預計價格還會有進一步下降空間。
據浙江雙環傳動機械股份有限公司董事長吳長鴻了解，納博特斯克今年大概降價三次，降價幅度已達50%以上。不言而喻，國產減速器企業在分羹國內市場上的難度也在不斷加大，一方面要技術過關，使得國產減速器從“能用”達到“好用”；另一方面也要想辦法降低成本。吳長鴻誠然這就是現狀之痛。
精密減速器之所以是工業機器人最重要的零部件，是因為工業機器人運動的核心部件“關節”就是由它構成，每個關節都要用到不同的減速機產品。
據了解，減速機的技術門檻非常之高，國內有部分企業在技術水平上取得了重大突破，但國內對關鍵零部件的加工精度不能完全保證，尚不能形成批量化生產，目前只能依賴進口，嚴重制約了自主化市場需求。
配天集團副總裁徐志根認為減速器的關鍵技術難點在于核心零部件的加工。
減速器的核心部件有擺線輪、曲柄軸、針齒殼，它們的關鍵尺寸精度要求都在0.005mm以下，如何同時保證加工精度、加工效率及加工一致性，是每個減速器企業需要面臨的挑戰。
蘇州奇步機器人有限公司銷售總監姜勤安則認為從目前來看，減速器的技術攻破最難點是精度保持性。
姜勤安從其市場調研中發現，很多企業生產出的減速器可能在出廠時能體現出不錯的精度，但由于減速機內部承受著巨大的壓力，如果沒有優質的材料和過硬的熱處理技術，減速器很快就會受到磨損甚至壓碎軸承，導致精度降低。
“這些問題在減速器結構設計的時候就已經出現，因而是不可能避免的。” 姜勤安指出只能通過加強材料的辦法來減少其影響。
浙江來福諧波傳動股份有限公司董事長張杰在上述觀點中補充認為減速器有很多難點，諧波減速器是一個簡單又復雜的產品。
“諧波減速器雖然零件非常少，但是做起來又非常復雜。” 張杰進一步解釋，“有兩個難點是所有減速器都必須面對的問題。第一，壽命，壽命又分為‘精度壽命’和‘產品壽命’兩個方面；第二，精度。”
張杰認為影響減速器壽命和精度的原因有很多，包括但不僅限于材料、加工工藝、設備、結構設計等等。他表示來福諧波在2013年進軍這一領域時，基本上掌握了最基礎的諧波制作工藝、漸開線齒型的設計方法、原材料的加工方式等。
“說實話，當年初涉這一領域時，覺得諧波減速器并不是一個很難做好的產品。至今，我們在這領域耕耘三年多了，研發投入每年都超過1000萬，越發感到諧波減速器真的不是五個零件組裝在一起就夠了的。”
張杰坦言，諧波減速器雖然是一個純機械零件，卻是個學科知識的“集大成者”，其中包括的學科有材料學、物理學、動力學、數學等等。
浙江雙環傳動機械股份有限公司張靖博士的觀點與張杰頗為相似，他認為技術難點是綜合性的，包括整機原理和核心關鍵設計技術、高精度制造工藝及裝配技術、整機性能測試評價及疲勞實驗等等，缺一不可。
正因為上述各項難點導致國產減速器的一致性較差，產品之間可復制性低。可見，提供規模化且性能可靠的精密減速器部件是我國機器人產業化、自主化的重中之重。精密減速機國產化已經迫在眉睫，是未來發展戰略中的大課題。
逆襲路上：國產減速器奮起直追
國產減速器各路英豪為擺脫這份“英雄氣短”，紛紛卯足了勁奮起直追，使出應對減速器市場風云變幻的殺手锏。
徐志根透露配天通過對加工工藝的不斷改進，目前已經實現了部分減速器的小批量生產，無論從精度、效率、溫升、可靠性上都達到了國際同類產品的水平。另外，配天還自行設計了減速器測試平臺。
在諧波減速器的突破上，張杰稱諧波減速器的趨勢必然是越來越輕，越來越小，性能越來越強。他表示目前企業最需要的就是“堅持”，“選擇細分領域做深入的研究和開發，希望在常規標準化產品之外，為一些使用不了標準產品的客戶提供非標定制服務”。他認為電機和諧波減速器一體化的趨勢已經非常明顯了。
有業內人士也認為國產減速器企業想在外企的老路上超越是不太可能的，除非有顛覆性的技術。因此他比較期待有顛覆性的產品實現替代，“電機和減速器一體化”正是其中一種顛覆方式。
姜勤安同意電機與減速機一體化確實能讓減速器行業前進一步，這一技術在精度，穩定性和減重量降體積等方面都有積極作用。
姜勤安稱蘇州奇步研發的QB構型減速器從結構上優化了內部受力，使材料承受壓力降至RV構型的一半，因此在對材料沒有那么高要求的情況下也能滿足所需。結構上的合理布置使得內部發熱小、磨損小，傳動效率更高，載荷更大，精度也能長久保持，而更適合高轉速伺服電機驅動。
姜勤安表示未來可能會出現精度可調結構的減速器，即減速器在經過數年磨損后通過調節結構來恢復至出廠精度，使減速機不再是易耗品。
在RV減速器領域，吳長鴻信心滿滿地說：“其實RV并沒有外界想象的那么難研發，突破我認為指日可待。”
張靖預測機器人用減速器的未來趨勢肯定是高精度、高可靠性、更好的抗沖擊特性、體積更小、成本更低，機-電-控結合的模塊化。“雙環傳動目前對以上核心技術有充分的認識和準備，我們會積極拓展新產品，穩扎穩打做好現在，布局未來。”
據悉，國內做工業機器人減速器的企業不止50家，但其中產品面世或者批量化生產的企業不過二十余家。相信隨著國內一批秉承“實干”精神的品牌企業的建立，國內外市場將越來越開闊，我國減速器在國際市場上的競爭力也會越來越強，機器人核心部件生產和應用將迎來黃金發展機遇期。
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