原標(biāo)題：7年時(shí)間填補(bǔ)國(guó)內(nèi)微型高精度機(jī)器人關(guān)節(jié)器件空白！青島這家企業(yè)做到極致

來(lái)源：青島日?qǐng)?bào)社/觀海新聞

原標(biāo)題：7年時(shí)間填補(bǔ)國(guó)內(nèi)微型高精度機(jī)器人關(guān)節(jié)器件空白！青島這家企業(yè)做到極致

來(lái)源：青島日?qǐng)?bào)社/觀海新聞

用7年時(shí)間實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)突破，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)微型高精度機(jī)器人關(guān)節(jié)器件空白

豐光精密：將結(jié)構(gòu)“最簡(jiǎn)單”產(chǎn)品做到極致

諧波減速器是精密傳動(dòng)的核心元件，隨著人形機(jī)器人技術(shù)向高靈活性和智能化發(fā)展，諧波減速器在提升運(yùn)動(dòng)擬人化、降低能耗等方面的作用日益突出，成為機(jī)器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)突破的核心環(huán)節(jié)。行業(yè)人士介紹，一臺(tái)人形機(jī)器人的生產(chǎn)成本中，諧波減速器約占1／3。

這個(gè)僅由波發(fā)生器、柔輪、剛輪三個(gè)部件組合而成的精密器件，早在20世紀(jì)50年代便誕生于美國(guó)，但此前由于專(zhuān)利技術(shù)限制、國(guó)內(nèi)無(wú)大規(guī)模應(yīng)用場(chǎng)景等諸多原因，我國(guó)的諧波減速器研發(fā)生產(chǎn)進(jìn)展緩慢。

記者近日在膠州市企業(yè)豐光精密采訪(fǎng)時(shí)獲悉，作為精密部件制造行業(yè)的老牌企業(yè)，豐光精密已具備人形機(jī)器人領(lǐng)域03－32型全系列諧波減速器的量產(chǎn)能力。值得一提的是，03、05、08型產(chǎn)品目前在國(guó)內(nèi)僅豐光精密一家企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)，有效填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)微型高精度機(jī)器人關(guān)節(jié)器件的空白。

立志突破核心技術(shù)

諧波減速器是應(yīng)用在機(jī)器人關(guān)節(jié)中的部件，它通過(guò)彈性波動(dòng)變形原理，將電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為低速高扭矩輸出。與一般性的減速器比，它具有體積小、重量輕、傳動(dòng)比大等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用在人形機(jī)器人“靈巧手”等關(guān)鍵部位時(shí)，更具靈活性、高精度的特點(diǎn)能夠幫助機(jī)器人實(shí)現(xiàn)精細(xì)動(dòng)作模擬。

在豐光精密會(huì)議室里，工作人員頗具儀式感地向記者展示企業(yè)研發(fā)出的不同型號(hào)諧波減速器——只見(jiàn)他們戴著嶄新的白手套，從木匣中取出硬幣大小的減速器后，放置于麂皮布上一一陳列。“在我們眼中，諧波減速器要比黃金、古董貴重得多，所以在與客戶(hù)洽談時(shí)，會(huì)專(zhuān)門(mén)準(zhǔn)備一個(gè)小木匣。”豐光精密董事長(zhǎng)李軍笑稱(chēng)。

李軍介紹，諧波減速器誕生于20世紀(jì)50年代的美國(guó)，近些年相關(guān)專(zhuān)利到期后，許多國(guó)家的企業(yè)加入到仿制研發(fā)隊(duì)伍中。作為“北交所”第一批上市企業(yè)，豐光精密從事精密零配件加工已有20余年歷史，客戶(hù)多為世界500強(qiáng)等行業(yè)頭部企業(yè)，特別是與國(guó)際機(jī)器人領(lǐng)域“四巨頭”之一的日本安川電機(jī)有著廣泛的業(yè)務(wù)往來(lái)。“一直以來(lái)，我們?yōu)楹芏嗥髽I(yè)提供與諧波減速器配套使用的其他零部件，隨著國(guó)內(nèi)機(jī)器人行業(yè)發(fā)展突飛猛進(jìn)，豐光精密也立志在該零部件領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)核心技術(shù)突破。”

最終，企業(yè)用了7年時(shí)間、花費(fèi)數(shù)千萬(wàn)元完成了技術(shù)攻關(guān)。

每一步都是“極限挑戰(zhàn)”

諧波減速器的配件只有波發(fā)生器、柔輪、剛輪。其中，?波發(fā)生器?作為主動(dòng)輸入部件，在旋轉(zhuǎn)時(shí)通過(guò)擠壓作用迫使柔輪產(chǎn)生周期性彈性變形?；柔輪?由薄壁彈性材料制成，在波發(fā)生器作用下由圓形變?yōu)闄E圓形，與剛輪形成局部嚙合，并通過(guò)變形傳遞動(dòng)力。柔輪齒數(shù)比剛輪少2齒，這是形成傳動(dòng)差動(dòng)的基礎(chǔ)?；?剛輪?是固定不動(dòng)的內(nèi)齒齒輪，與柔輪齒形嚙合，通過(guò)剛性結(jié)構(gòu)限制柔輪的變形范圍并傳遞輸出動(dòng)力?。

“因?yàn)橹挥腥齻€(gè)部件，諧波減速器可以說(shuō)是世界上結(jié)構(gòu)‘最簡(jiǎn)單’的產(chǎn)品，但是其制作工藝的每一步都可謂是‘極限挑戰(zhàn)’。”李軍感嘆道。

零部件的生產(chǎn)，首先要找對(duì)材質(zhì)。柔輪使用的是薄壁材料，且需要在薄壁上加工肉眼看不見(jiàn)的齒輪，讓它在不斷變形過(guò)程中產(chǎn)生推動(dòng)力。但世界上能夠生產(chǎn)這種薄壁材質(zhì)的企業(yè)屈指可數(shù)，因此在對(duì)接原材料生產(chǎn)商的過(guò)程中，豐光精密著實(shí)費(fèi)了一番功夫。“最終我們?nèi)〉昧藝?guó)際一流材質(zhì)生產(chǎn)商的信任，獲得了基礎(chǔ)材料的供應(yīng)。”李軍說(shuō)。

雖然柔輪用的是薄壁材料，但與之配合的剛輪須為厚壁材質(zhì)，為了產(chǎn)品的穩(wěn)定性，企業(yè)必須保證不同材質(zhì)的部件具備相同的壽命，因此需要進(jìn)行漫長(zhǎng)的壽命測(cè)試、性能測(cè)試。“我們最早一批零部件的測(cè)試時(shí)長(zhǎng)已超1萬(wàn)小時(shí)，直到今天還在運(yùn)行測(cè)試中。”李軍說(shuō)。

而像找材料這種難關(guān)，幾乎覆蓋了諧波減速器研發(fā)制造的每一步——加工微米級(jí)齒輪，不但需要極高的加工工藝和高性能的加工刀具，更意味著企業(yè)要有能夠生產(chǎn)這種刀具的母機(jī)；柔輪齒數(shù)比剛輪少2齒，兩者要在柔性變形過(guò)程中產(chǎn)生“親密接觸”，這是極高難度的擬合過(guò)程，其基礎(chǔ)是復(fù)雜的計(jì)算推演；零部件后期的冷處理、熱處理、表面處理、安裝檢查等，都是國(guó)內(nèi)企業(yè)甚少涉足的空白領(lǐng)域……

李軍告訴記者，一部人形機(jī)器人大約會(huì)用到14至16個(gè)諧波減速器，而豐光精密已具備人形機(jī)器人領(lǐng)域03－32型全系列諧波減速器的量產(chǎn)能力，其中，03、05、08型產(chǎn)品目前在國(guó)內(nèi)僅豐光精密一家企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)。“這些型號(hào)是根據(jù)諧波減速器柔輪節(jié)圓的直徑尺寸定義出來(lái)的，數(shù)字越小，代表體型越小，加工難度越大，當(dāng)然產(chǎn)品附加值也越高。”李軍說(shuō)，相較于國(guó)外產(chǎn)品，豐光精密研發(fā)的諧波減速器可將成本大幅減少，且隨著生產(chǎn)規(guī)模的提升，成本還將繼續(xù)下降。

搭建產(chǎn)學(xué)研合作平臺(tái)

隨著產(chǎn)品研發(fā)成功，豐光精密還將聯(lián)合頭部企業(yè)，共建上合國(guó)際人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究院，重點(diǎn)研發(fā)一體式關(guān)節(jié)、諧波減速機(jī)應(yīng)用、靈巧手等核心部件，推動(dòng)國(guó)產(chǎn)人形機(jī)器人發(fā)展。

規(guī)模化生產(chǎn)的信心源自機(jī)器人領(lǐng)域，尤其是人形機(jī)器人的快速發(fā)展。“這個(gè)靈巧手指里，就用到了我們研發(fā)的超微型諧波減速器。它的產(chǎn)品直徑只有7毫米多，比我們的食指寬度還要小。應(yīng)用了諧波減速器的靈巧手，在人工智能的控制下，機(jī)器人就可以做出捏、夾、搓等精密動(dòng)作。”李軍說(shuō)。

他還介紹，隨著人工智能、算法控制、視覺(jué)控制等相關(guān)技術(shù)取得跨越式成就，讓具身智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展成為可能，更讓業(yè)界對(duì)人形機(jī)器人發(fā)展重拾信心。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，人形機(jī)器人有望率先在做飯這一場(chǎng)景中得到實(shí)際應(yīng)用。

“無(wú)論是人形機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人還是協(xié)作機(jī)器人，他們要實(shí)現(xiàn)靈巧動(dòng)作，就要用到諧波減速器。而作為工業(yè)強(qiáng)市，青島又具備極為豐富的應(yīng)用場(chǎng)景，所以我們計(jì)劃參與共建上合國(guó)際人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究院，搭建產(chǎn)學(xué)研合作平臺(tái)，以免費(fèi)提供諧波減速器等優(yōu)惠條件，吸引初創(chuàng)型機(jī)器人研發(fā)企業(yè)集聚。”李軍說(shuō)。（青島日?qǐng)?bào)／觀海新聞?dòng)浾?王萌）

想爆料？請(qǐng)登錄《陽(yáng)光連線(xiàn)》（ https://minsheng.iqilu.com/）、撥打新聞熱線(xiàn)0531-66661234或96678，或登錄齊魯網(wǎng)官方微博（@齊魯網(wǎng)）提供新聞線(xiàn)索。齊魯網(wǎng)廣告熱線(xiàn)0531-81695052，誠(chéng)邀合作伙伴。