原標(biāo)題：7年時間填補(bǔ)國內(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

來源：青島日報社/觀海新聞

原標(biāo)題：7年時間填補(bǔ)國內(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

來源：青島日報社/觀海新聞

用7年時間實現(xiàn)核心技術(shù)突破，填補(bǔ)國內(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)“最簡單”產(chǎn)品做到極致

諧波減速器是精密傳動的核心元件，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動擬人化、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，一臺人形機(jī)器人的生產(chǎn)成本中，諧波減速器約占1／3。

這個僅由波發(fā)生器、柔輪、剛輪三個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，但此前由于專利技術(shù)限制、國內(nèi)無大規(guī)模應(yīng)用場景等諸多原因，我國的諧波減速器研發(fā)生產(chǎn)進(jìn)展緩慢。

記者近日在膠州市企業(yè)豐光精密采訪時獲悉，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，它通過彈性波動變形原理，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、傳動比大等優(yōu)點，應(yīng)用在人形機(jī)器人“靈巧手”等關(guān)鍵部位時，更具靈活性、高精度的特點能夠幫助機(jī)器人實現(xiàn)精細(xì)動作模擬。

在豐光精密會議室里，工作人員頗具儀式感地向記者展示企業(yè)研發(fā)出的不同型號諧波減速器——只見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，所以在與客戶洽談時，會專門準(zhǔn)備一個小木匣。”豐光精密董事長李軍笑稱。

李軍介紹，諧波減速器誕生于20世紀(jì)50年代的美國，近些年相關(guān)專利到期后，許多國家的企業(yè)加入到仿制研發(fā)隊伍中。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，客戶多為世界500強(qiáng)等行業(yè)頭部企業(yè)，特別是與國際機(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。“一直以來，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年時間、花費數(shù)千萬元完成了技術(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?作為主動輸入部件，在旋轉(zhuǎn)時通過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，并通過變形傳遞動力。柔輪齒數(shù)比剛輪少2齒，這是形成傳動差動的基礎(chǔ)?；?剛輪?是固定不動的內(nèi)齒齒輪，與柔輪齒形嚙合，通過剛性結(jié)構(gòu)限制柔輪的變形范圍并傳遞輸出動力?。

“因為只有三個部件，諧波減速器可以說是世界上結(jié)構(gòu)‘最簡單’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的齒輪，讓它在不斷變形過程中產(chǎn)生推動力。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)，因此在對接原材料生產(chǎn)商的過程中，豐光精密著實費了一番功夫。“最終我們?nèi)〉昧藝H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。

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)行漫長的壽命測試、性能測試。“我們最早一批零部件的測試時長已超1萬小時，直到今天還在運行測試中。”李軍說。

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程中產(chǎn)生“親密接觸”，這是極高難度的擬合過程，其基礎(chǔ)是復(fù)雜的計算推演；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)器人大約會用到14至16個諧波減速器，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)。“這些型號是根據(jù)諧波減速器柔輪節(jié)圓的直徑尺寸定義出來的，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，相較于國外產(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

隨著產(chǎn)品研發(fā)成功，豐光精密還將聯(lián)合頭部企業(yè)，共建上合國際人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究院，重點研發(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，推動國產(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、搓等精密動作。”李軍說。

他還介紹，隨著人工智能、算法控制、視覺控制等相關(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景中得到實際應(yīng)用。

“無論是人形機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人還是協(xié)作機(jī)器人，他們要實現(xiàn)靈巧動作，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)用場景，所以我們計劃參與共建上合國際人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究院，搭建產(chǎn)學(xué)研合作平臺，以免費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。（青島日報／觀海新聞記者 王萌）

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