机器人关节如何做到精准控制的，原来内部结构这么复杂

　　导读
　　现在工业机器人的自动化程度让人叹为观止，5轴6轴机器人具有如此多的关节，还能够做到运动和指令的精确传输，各部位紧密配合完成复杂的工作，让人不禁好奇它们的传动系统到底是怎样的，关节到底是什么结构的呢？
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　　日本安川机器人挥刀削豌豆
　　关节是工业机器人最重要的基础部件之一，也是运动的核心部件：精密减速机。这是一种精密的动力传达机构，其利用齿轮的速度转换器，将电机的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的装置，从而降低转速，增加转矩。
　　机器人关节处的减速传动，要求传动链短、体积小、功率大、质量轻和易于控制，同时，对于中高载荷的工业机器人，还需要足够的刚度、回转精度和运动精度稳定性。
　　目前全球能够提供规模化且性能可靠的精密减速器生产企业不多，绝大多数市场份额都被日本企业占据：Nabtesco的RV减速器约占60，Harmonica的谐波减速器约占15，还有住友重工（SUMITOMO，未查到比例）。尤其在机器人领域的应用比例，是压倒性的。
　　拆解精密减速机的内部结构
　　Nabtesco（纳博特斯克）是由帝人精机和纳博克（1956年生产了日本第一个自动门）这两家日本公司强强合并组成。作为运动控制系统和零部件的生产商，这两家公司都在其特定的业务领域，掌握了高端核心技术，控制着很大的市场份额。
　　作为世界上最大的精密摆线针轮减速机制造商，Nabtesco生产高性能减速机、中空轴减速机，以及单轴伺服执行器和控制器。
　　其生产的精密设备具有高扭矩、高刚性和高耐过载冲击荷载能力的同时，兼有高精密和非常低的回程间隙，被广泛应用于卫星、雷达天线、工业机器人、半导体和焊接技术等工业自动化领域。
　　日本HarmonicDriveSystemsInc。（简称HDS）是整体运动控制的领军企业，其生产的HarmonicDrive组合型谐波减速机，具有轻量小型、无齿轮间隙、高转矩容量等特点，被广泛应用于工业机器人、仿人机器人、半导体液晶生产装置、光伏设备、光学仪器和精密机床等各种尖端领域。
　　谐波减速器拆解开观看内部结构
　　为了涵盖谐波减速机所不能做到的低减速比领域，HDSI产品还涉及到精密行星齿轮箱型谐波减速机HarmonicPlanetary。独特的内齿圈形变工艺，可以使得行星齿轮与其啮合的更紧、消除背隙，已达到精密级的传动误差。
　　日本住友SUMITOMO是拥有400多年历史的世界500强之一的住友集团旗下的建设机械厂家，住友产品在1967年凭借自身技术，开发研制了第一台液压挖掘机之后，目前世界各地到处活跃着住友液压挖掘机的身影。
　　住友减速机
　　住友减速机包含各种型号减速机，如住友大型斜齿轮减速箱，住友行星齿轮减速机，住友斜齿轮减速机，住友蜗轮蜗杆减速机等。减速比大，效率高，针齿啮合系套式滚动摩擦，啮合表面无相对滑动，一级减速效率可达94。
　　2015年5月印发的《中国制造2025》中也将减速器的研发列在其中，提出要突破机器人本体、减速器、伺服电机、控制器、传感器与驱动器等关键零部件及系统集成设计制造等技术瓶颈。
　　近些年来，国内关于RV减速机尚无成熟制造工艺可借鉴，令很多企业都望而生畏。不过，也有一些企业不畏艰难，在减速机领域不断深耕研究，并且取得了一定的成果（以下排名不分先后）。
　　01hr科峰传动
　　湖北科峰智能传动股份有限公司于2010年12月成立，坐落于湖北省黄冈高新技术产业开发区黄冈产业园区内。凭自身优势，成功入选第二批专精特新小巨人企业。
　　我们研发生产了第一台国产小型行星减速机、第一台国产盾构机用减速机等，打破了一些发达国家的长期垄断。科峰智能董事长吴俊峰说。目前，全国地下管廊施工所用的顶管机用减速机中，有85以上来自科峰智能；高速公路收费站控制ETC栏杆起降的减速机中，80以上由科峰智能制造。
　　02hr徐工传动
　　徐州徐工传动科技有限公司成立于2014年10月，是徐工集团工程机械股份有限公司的全资子公司。徐工传动的成立是徐工大力发展核心零部件，做大做强传动产业的一项战略性举措，现已成功入选第二批专精特新小巨人企业名单。
　　徐工传动专业从事工程机械变速箱、变矩器、分动箱、驱动桥、减速机、传动轴等零部件的研发、制造与销售，拥有立卧复合加工中心、柔性加工单元、自动喷涂机器人等国际尖端设备，具备年产10万件各类传动零部件的生产制造能力。
　　03hr昊志机电
　　昊志机电自2014年进入机器人领域，通过对机器人减速器的理论研究与实践摸索，2019年，昊志机电谐波减速器产品批量达到较高精度与寿命。2020年前三季度营收6。66亿元，同比增长155。17；净利润9004万元，同比增长571。87。当前，昊志机电构建了数控机床和机器人核心功能部件及直驱类高速风机三大业务板块，现已成功入选第二批专精特新小巨人企业名单。
　　04hr万鑫精工
　　万鑫精工是一家专注于减速电机的制造商及智能自动化全套方案提供商，主要生产高精密减速电机，产品广泛应用于机器人、机床、立体停车库等轻工自动化设备。公司生产的高精密减速机、减速电机、伺服电机、驱动器、控制器等产品，广泛应用于智能机床、工业机器人、工程机械等多个行业，年产量超过80万台套，目前，万鑫精工减速机已出口印度、泰国、俄罗斯等国家。
　　05hr沃德传动
　　沃德传动成立于2010年，聚焦工业传动装置，研发生产多款减速机，广泛应用于煤炭、电力、钢铁、化工等行业。经过十年的自主创新与突破，沃德传动目前已实现对全球18个国家、38个品牌的传动设备进行再生制造，现已成功入选第二批专精特新小巨人企业名单。
　　06hr武汉精华
　　武汉市精华减速机制造有限公司自2012年开始自研工业机器人专用的高精密减速机，现已发展成为国内RV减速机的佼佼者，并参与了国家行业标准的制定。据悉，其研发的RV减速机由最初的1个系列发展到5个系列，已拥有40余项中国专利。武汉精华公司余运清表示，2022年RV减速机产能将超10万台。到目前止，武汉精华公司已承接了国家重点3D打印机制造等多个高端国家重大领域的订单。
　　转自公众号：三维设计师