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      【機械之美】探索機器人組件——精密減速機背后的故事!

      作者:上海巨松  |  點擊:3703 次  |  時間:2016-05-23

        現今工業機器人的先進程度讓人嘆為觀止,尤其是那些靈動的5軸6軸機器人,具有如此多的關節,還能夠做到運動和指令的精確傳輸,各部位緊密配合完成復雜的工作,讓人不禁好奇它們的傳動系統到底是怎樣的——你造么,全球機器人的關節用到的精密減速機幾乎都是日本造的:日本人說跪,全球機器人沒幾個能站著。。。

        在科幻插畫中,機器人的關節處理向來是關鍵。七十年代日本插畫師空山基的美女機器人和人類除了皮膚外,最大的區別就是在關節結合處加了個大螺釘,細想起來各種不可行。

        到了近年,在一些由真人模特PS的機器人身上,則可以觀察到關節處明顯的分割和機械結構,看上去似乎可信了很多。

        那么,真正的工業機器人,關節到底是什么結構的呢?

        說起關節,主要是指工業機器人最重要的基礎部件,也是運動的核心部件:精密減速機。這是一種精密的動力傳達機構,其利用齒輪的速度轉換器,將電機的回轉數減速到所要的回轉數,并得到較大轉矩的裝置,從而降低轉速,增加轉矩。

        諧波傳動減速器(harmonic drive)

        諧波傳動減速器(harmonic gear drive)是一種靠波發生器使柔性齒輪產生可控彈性變形,并與剛性齒輪相嚙合,從頭傳遞運動和動力的齒輪傳動系統。諧波傳動減速器是由美國人Clarence Walton Musser(1909~ 1998-06-08)在1957年獲得發明專利(美國專利號2906143),除此之外,這位曾在美國國防部工作15年的長壽發明家一生有250項重大發明,例如軍用無后座力步槍,飛機彈射器,水下爆炸試驗儀器等等。

        聽上去象大一個行業品類,其實harmonic drive是Harmonic Drive Systems Inc.的商標。1960年美國USM公司首次將諧波傳動減速器成功投入運用,后來長谷川齒輪株式會社(Hasegawa Gear Works, Ltd.)獲得了USM的生產許可。1970年10月,長谷川與USM各出資50%,在東京都成立了Harmonic Drive Systems Inc.,漢譯哈默納科。八了個卦:長谷川時任社長名叫谷川齒車,機械君覺得這名字命中注定就該是做齒輪的。。。

        哈默納科是整體運動控制的領軍企業,其生產的HarmonicDrive組合型諧波減速機,具有輕量小型、無齒輪間隙、高轉矩容量等特點,被廣泛應用于工業機器人、仿人機器人、半導體液晶生產裝置、光伏設備、光學儀器、精密機床等各種尖端領域。

        2006年1月1日哈默納科和Nabtesco的美國子公司在馬薩諸塞州成立了合資公司Harmonic Drive L.L.C.。

        基本原理


        為了涵蓋諧波減速機所不能做到的低減速比領域,產品還涉及到精密行星齒輪箱型諧波減速機(Harmonic Planetary)。獨特的內齒圈形變工藝,可以使得行星齒輪與其嚙合的更緊、消除背隙,已達到精密級的傳動誤差。

        應用領域

        諧波齒輪減速機在航空航天、能源、航海造船、仿生機械、常用軍械、機床儀表、電子設備、礦山冶金、交通運輸、起重機械、石油化工機械、紡織機械、農業機械以及醫療器械等方面得到日益廣泛的應用,特別是在高動態性能的伺服系統中,諧波齒輪傳動更是顯示出其優越性。阿波羅月球車的電驅動車輪里的波動齒輪就是用哈默納科的產品哦~~

        想起德國舍弗勒軸承拍的那條廣告,少了他們,全球都得停轉。所以,沒了日本人,全球的機器人和飛機坦克也得趴下一多半。。。


        良性競爭or一哄而上

        大家都聽過一個經典段子:

        有一個猶太人在加油站,第二個點就去開了實體店,又很賺錢,第三個猶太人開了洗車店又很賺錢,第四個人開了什么其他的服務,最后名氣越來越大,最后有人在那里開了大學校,有人開了郵局什么的,最后那里很富起來。
        換了中國人,第一個人開了加油站,第二個在邊上趕緊又開了一家加油站,第三個看有錢賺又開了加油站,最后大家為了攬客玩命似的降價促銷,最后大部分都虧損倒閉,鎩羽而歸,還存活的也大傷元氣。

        類似的案例我們聽到無數,互聯網界創新也是一樣,P2P一哄而上,眾籌一哄而上,有人做游戲賺了馬上都上馬游戲,馬云做淘寶熱火朝天,馬上出來一堆商城,馬云做了余額寶又出來一堆寶。。。每個行業一旦開始有人獲益,就一定有大批人一哄而上,很快整個行業就進入洗牌的血腥混戰。

        而猶太人的思維方式是合作和借力,總是奔著相互帶動人氣和流量,互補的方向,在另外的領域里頭創造新的機會。

        在經濟轉型升級和我國人口老齡化進程日益加快的情況下,機器人產業的發展迎來一個需求快速發展的階段。據機器人產業研究專家羅百輝介紹,2013年中國市場共銷售工業機器人近3.7萬臺,約占全球銷量的1/5,總銷量超過了日本,位居全球第一。預計中國有望在2016年成為全球最大的機器人市場,保有量將超過15萬臺。連Nabtesco都計劃投資近50億日元在中國新建工廠,自2016年起投產制造工業機器人用的核心零部件,計劃每年產量10萬臺,2020年達20萬臺。

        機器人較高的利潤誘發了國內制造業空前高漲的熱情,競爭也日趨激烈。

        既然做機器人關節的全球頭兩位對手公司都在合作,國內企業與其一哄而上硬碰硬,導致全面惡性競爭,不如靜心思考,象日本人那樣,努力找到自己的獨特的優勢和方向,專攻幾個點哩?從點突破,良性競爭,攜手合作,路才更寬,走得更久。


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