7年时间填补国内微型高精度机器人关节器件空白！青岛这家企业做到极致

原标题：7年时间填补国内微型高精度机器人关节器件空白！青岛这家企业做到极致

来源：青岛日报社/观海新闻

原标题：7年时间填补国内微型高精度机器人关节器件空白！青岛这家企业做到极致

来源：青岛日报社/观海新闻

用7年时间实现核心技术突破，填补国内微型高精度机器人关节器件空白

丰光精密：将结构“最简单”产品做到极致

谐波减速器是精密传动的核心元件，随着人形机器人技术向高灵活性和智能化发展，谐波减速器在提升运动拟人化、降低能耗等方面的作用日益突出，成为机器人产业技术突破的核心环节。行业人士介绍，一台人形机器人的生产成本中，谐波减速器约占1／3。

这个仅由波发生器、柔轮、刚轮三个部件组合而成的精密器件，早在20世纪50年代便诞生于美国，但此前由于专利技术限制、国内无大规模应用场景等诸多原因，我国的谐波减速器研发生产进展缓慢。

记者近日在胶州市企业丰光精密采访时获悉，作为精密部件制造行业的老牌企业，丰光精密已具备人形机器人领域03－32型全系列谐波减速器的量产能力。值得一提的是，03、05、08型产品目前在国内仅丰光精密一家企业能够实现量产，有效填补了国内微型高精度机器人关节器件的空白。

立志突破核心技术

谐波减速器是应用在机器人关节中的部件，它通过弹性波动变形原理，将电机的高速旋转转化为低速高扭矩输出。与一般性的减速器比，它具有体积小、重量轻、传动比大等优点，应用在人形机器人“灵巧手”等关键部位时，更具灵活性、高精度的特点能够帮助机器人实现精细动作模拟。

在丰光精密会议室里，工作人员颇具仪式感地向记者展示企业研发出的不同型号谐波减速器——只见他们戴着崭新的白手套，从木匣中取出硬币大小的减速器后，放置于麂皮布上一一陈列。“在我们眼中，谐波减速器要比黄金、古董贵重得多，所以在与客户洽谈时，会专门准备一个小木匣。”丰光精密董事长李军笑称。

李军介绍，谐波减速器诞生于20世纪50年代的美国，近些年相关专利到期后，许多国家的企业加入到仿制研发队伍中。作为“北交所”第一批上市企业，丰光精密从事精密零配件加工已有20余年历史，客户多为世界500强等行业头部企业，特别是与国际机器人领域“四巨头”之一的日本安川电机有着广泛的业务往来。“一直以来，我们为很多企业提供与谐波减速器配套使用的其他零部件，随着国内机器人行业发展突飞猛进，丰光精密也立志在该零部件领域实现核心技术突破。”

最终，企业用了7年时间、花费数千万元完成了技术攻关。

每一步都是“极限挑战”

谐波减速器的配件只有波发生器、柔轮、刚轮。其中，‌波发生器‌作为主动输入部件，在旋转时通过挤压作用迫使柔轮产生周期性弹性变形‌；柔轮‌由薄壁弹性材料制成，在波发生器作用下由圆形变为椭圆形，与刚轮形成局部啮合，并通过变形传递动力。柔轮齿数比刚轮少2齿，这是形成传动差动的基础‌；‌刚轮‌是固定不动的内齿齿轮，与柔轮齿形啮合，通过刚性结构限制柔轮的变形范围并传递输出动力‌。

“因为只有三个部件，谐波减速器可以说是世界上结构‘最简单’的产品，但是其制作工艺的每一步都可谓是‘极限挑战’。”李军感叹道。

零部件的生产，首先要找对材质。柔轮使用的是薄壁材料，且需要在薄壁上加工肉眼看不见的齿轮，让它在不断变形过程中产生推动力。但世界上能够生产这种薄壁材质的企业屈指可数，因此在对接原材料生产商的过程中，丰光精密着实费了一番功夫。“最终我们取得了国际一流材质生产商的信任，获得了基础材料的供应。”李军说。

虽然柔轮用的是薄壁材料，但与之配合的刚轮须为厚壁材质，为了产品的稳定性，企业必须保证不同材质的部件具备相同的寿命，因此需要进行漫长的寿命测试、性能测试。“我们最早一批零部件的测试时长已超1万小时，直到今天还在运行测试中。”李军说。

而像找材料这种难关，几乎覆盖了谐波减速器研发制造的每一步——加工微米级齿轮，不但需要极高的加工工艺和高性能的加工刀具，更意味着企业要有能够生产这种刀具的母机；柔轮齿数比刚轮少2齿，两者要在柔性变形过程中产生“亲密接触”，这是极高难度的拟合过程，其基础是复杂的计算推演；零部件后期的冷处理、热处理、表面处理、安装检查等，都是国内企业甚少涉足的空白领域……

李军告诉记者，一部人形机器人大约会用到14至16个谐波减速器，而丰光精密已具备人形机器人领域03－32型全系列谐波减速器的量产能力，其中，03、05、08型产品目前在国内仅丰光精密一家企业能够实现量产。“这些型号是根据谐波减速器柔轮节圆的直径尺寸定义出来的，数字越小，代表体型越小，加工难度越大，当然产品附加值也越高。”李军说，相较于国外产品，丰光精密研发的谐波减速器可将成本大幅减少，且随着生产规模的提升，成本还将继续下降。

搭建产学研合作平台

随着产品研发成功，丰光精密还将联合头部企业，共建上合国际人形机器人产业研究院，重点研发一体式关节、谐波减速机应用、灵巧手等核心部件，推动国产人形机器人发展。

规模化生产的信心源自机器人领域，尤其是人形机器人的快速发展。“这个灵巧手指里，就用到了我们研发的超微型谐波减速器。它的产品直径只有7毫米多，比我们的食指宽度还要小。应用了谐波减速器的灵巧手，在人工智能的控制下，机器人就可以做出捏、夹、搓等精密动作。”李军说。

他还介绍，随着人工智能、算法控制、视觉控制等相关技术取得跨越式成就，让具身智能机器人产业规模化发展成为可能，更让业界对人形机器人发展重拾信心。业内人士认为，人形机器人有望率先在做饭这一场景中得到实际应用。

“无论是人形机器人、工业机器人还是协作机器人，他们要实现灵巧动作，就要用到谐波减速器。而作为工业强市，青岛又具备极为丰富的应用场景，所以我们计划参与共建上合国际人形机器人产业研究院，搭建产学研合作平台，以免费提供谐波减速器等优惠条件，吸引初创型机器人研发企业集聚。”李军说。（青岛日报／观海新闻记者 王萌）

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