導讀：減速器是機器人的關鍵零部件，成本占到整臺機器人生產成本的三分之一。中國對機器人減速器研究較晚，技術不成熟，目前嚴重依賴進口，減速器是制約我國機器人產業發展的關鍵因素，攻克減速器技術是國內機器人企業產業化的必然選擇。

　　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RV減速器，約占60%的份額，HamonicaDrive生產諧波減速器，約占15%的份額。

　　機器人減速器市場規模

　　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，工業機器人產業的發展速度將再次提速，步入歷史上的第二個繁榮發展期，或將比第一次浪潮還將巨烈。

　　隨著我國工業機器人應用市場的快速發展，工業機器人用減速器市場需求規模也隨之增長。一般情況下，一臺工業機器人需要的減速器個數為4-6臺。2015年我國工業機器人減速器市場規模約為11.5億元，隨著未來工業機器人的發展，中投顧問產業研究中心預測到2020年我國工業機器人減速器市場規模將超過40億元，未來五年復合增長率約為30%。

　　全球范圍內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，對于減速機行業來說，未來的前景十分看好。

　　國產機器人用減速器現狀

　　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，目前全球機器人產業的成本構成，35%左右是減速器，20%左右是伺服電機，15%左右是控制系統，機械加工本體可能只占15%左右，其他的部分主要就是應用。可以看出，減速器是制約機器人產業發展的關鍵因素，而減速器的核心技術，幾乎壟斷在兩家日本企業納博特斯克(Nabtesco)和哈默納科(Harmonicdrive)手上，我國所有的機器人企業都在給日本企業打工。

　　關鍵部件進口比例較高，導致現在國內制造機器人成本較高。特別是減速機，國內企業購買減速機的價格是國外企業的價格的將近5倍。這樣國產機器人難以形成價格優勢，只有年產量上500-1000臺，才有一定的規模效應。因此，中國如果想要形成機器人產業化， 擺脫國外機器人企業的掣肘，在機器人領域贏得自主，必須要將減速器國產化加速提上日程。

　　RV減速器在國際上僅有極少數國家能生產，最近幾年，雖然國內也有量產的RV減速器，產品性能指標短期內能達到要求，但由于質量控制和工藝的問題，很容易磨損報廢，所以鮮有國產機器人企業選用，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。近兩年隨著工業機器人的發展有部分企業開始投資研發國產RV減速機，目前大多數處在技術研發和攻關階段。

　　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，機器人其規模化生產的重要制約則在于加工設備和加工工藝。

　　國產RV減速器在額定扭矩和傳動效率等方面與國外產品差距較小，但在扭轉剛度、傳動精度等穩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。

　　預計國產減速器在未來一段時間主要發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機器人市場，在2016 年后逐漸進入汽車生產線焊接機器人等高端產品。減速器的國產化會大幅降低國產工業機器人成本。

　　目前國產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運動功能的核心部件，是輕型工業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。 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。

　　國產諧波減速機與國外減速機在技術等方面已經幾乎沒多大差距，甚至在某些方面超過國外諧波減速機性能。

　　國產RV減速器突破之路

　　目前全球能夠提供規模化且性能可靠的精密減速器生產企業不算多，全球絕大多數市場份額都被日本企業占據，在工業用機器人關節上的精密減速器上，納Nabtesco(納博特斯克)產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，國產諧波減器機跟國外相比差距不算大。國產廠商如無錫綠的、東莞本潤等公司的諧波減速器已經在國產機器人上面有廣泛應用。

　　RV減速機核心難點在于基礎工業和工藝。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。

　　可喜的是中國企業布局RV減速器若干年后，終于取得一些突破。國產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傳動提供。

　　南通振康RV減速器產量已經突破萬臺，秦川機床RV減速器生產線已經打通，產量正在逐步上升。秦川機床的RV減速器是國家進口替代項目，秦川機床9萬套工業機器人關節減速器技術改造項目、工業機器人關節減速器生產線兩項合計投資3.14億元。

　　兩點建議：

　　1.創新協同合作模式

　　RV減速器研發難度大，我國在這許多方面長期落后，并非單靠某個企業所能解決。面對目前艱難局面，如何創新協同合作模式，調動產學研各方面積極性，加快相關技術的研發，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，進一步提升產品的穩定性、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耐心，因為減速器的產業化是一個高投入、慢回報、重資產的過程，需要一個超精密機械加工的企業才能實現。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的關鍵突破口，希望經過幾年的摸索和積累，出現媲美國外巨頭的減速器，提高國產機器人競爭力。