工業(yè)機(jī)器人在這幾年發(fā)展越來(lái)越迅猛，許多行業(yè)都用上了機(jī)器人，在機(jī)械裝配的流水線，在液壓機(jī)壓制粉末的過(guò)程中，裝料取料由于都是重復(fù)動(dòng)作，非常適合機(jī)械人來(lái)操作，一是降低了成本，二是他們工作很精確，比人操作效率高多了。
然而在機(jī)器人的核心領(lǐng)域，就是關(guān)節(jié)處的轉(zhuǎn)動(dòng)和傳動(dòng)裝置，諧波減速機(jī)在里面的使用的精度和速度 ，我國(guó)始終沒(méi)有掌握核心技術(shù)，但是在近日重慶大學(xué)王佳旭教授的團(tuán)隊(duì)。取得了重大的科研成功。公司在諧波減速機(jī)設(shè)計(jì)分析評(píng)價(jià)測(cè)試體系的共性關(guān)鍵技術(shù)，成功研制出高效可靠諧波減速機(jī)。主要是指機(jī)器人在捉拿物料動(dòng)作時(shí)，松緊適度，準(zhǔn)確而又精細(xì)，就比如說(shuō)能捉住一個(gè)雞蛋，一是拿得穩(wěn)，二是不會(huì)掉，三是輕拿輕放，體現(xiàn)了當(dāng)代工業(yè)的高超水平。

眾所周知工業(yè)機(jī)器人主要有減速機(jī)，伺服電機(jī)及控制系統(tǒng)三大核心部位組成。減速機(jī)作為工業(yè)機(jī)器人的重要部件。伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)與傳統(tǒng)電機(jī)比較節(jié)能效果顯著，根據(jù)加工工藝和生產(chǎn)節(jié)拍不同，伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)可節(jié)電 20%-60%。在整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)中占據(jù)很重要的地位，成本接近1/3，但是我國(guó)在諧波減速機(jī)方面長(zhǎng)久以來(lái)一直依賴進(jìn)口，也制約了我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。    減速機(jī)好比人的手臂的關(guān)節(jié)控制著機(jī)器手臂的方向跟角度，動(dòng)作力量等等，因?yàn)闄C(jī)器人需要高強(qiáng)度的重復(fù)動(dòng)作。這個(gè)關(guān)節(jié)的好壞決定了工業(yè)機(jī)器人的工作效果以及壽命，效果所以至關(guān)重要，王佳旭團(tuán)隊(duì)先后突破了齒形設(shè)計(jì)，材料加工技術(shù)、評(píng)測(cè)評(píng)價(jià)等多國(guó)關(guān)鍵性技術(shù)后，終于打斷了這個(gè)壟斷性技術(shù)，成功研制出純國(guó)產(chǎn)的精密諧波減速機(jī)，目前項(xiàng)目通過(guò)了產(chǎn)學(xué)研合作建立了年產(chǎn)3萬(wàn)臺(tái)套以上生產(chǎn)線，這類產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了工業(yè)機(jī)器人核心技術(shù)部件的國(guó)產(chǎn)化，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人未來(lái)可期。

這是諧波減速機(jī)測(cè)試軟件的工作界面，顯示有當(dāng)前測(cè)試參數(shù)：傳動(dòng)誤差、輸出角度、輸入角度、平均誤差、最大誤差、最小誤差、輸出轉(zhuǎn)速 , 最大效率。
測(cè)試顯示：珠海格力智能裝備有限公司所測(cè)試的RV-40E，產(chǎn)品編號(hào)：978711107168   減速比達(dá)到121，額定轉(zhuǎn)矩412，測(cè)試地址：珠海市九洲大道2097號(hào)，聯(lián)系電話：0756-8663014  檢驗(yàn)人員：王強(qiáng)，檢驗(yàn)時(shí)間：2018年6月9日。
傳動(dòng)誤差：最大傳動(dòng)誤差 32.1arc.sec.輸出角度從25-325度。
RV減速機(jī)測(cè)試報(bào)告顯示：
納博-RV20E  產(chǎn)品編號(hào)：20200412   減速比：81  額定轉(zhuǎn)矩：167N.m  剛度曲線   扭轉(zhuǎn)角arc min
剛度：b/a=58.473 N.m/arc min
空程：0.508 arc min
齒隙：0.867 arc min

功能：顯示各類RV&諧波減速機(jī)的實(shí)時(shí)剛度、精度、輸出轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)誤差、效率的數(shù)據(jù)、波形、并生成曲線及報(bào)表予保存和打印。
RV、行星、諧波減速機(jī)測(cè)試軟件顯示有
輸出轉(zhuǎn)速8r/min , 最大效率：87.74
輸出轉(zhuǎn)速12r/min , 最大效率：86.01
輸出轉(zhuǎn)速15r/min , 最大效率：84.52

諧波減速機(jī)的原理及應(yīng)用
一、諧波減速機(jī)簡(jiǎn)介
諧波齒輪減速機(jī)是利用行星齒輪傳動(dòng)原理發(fā)展起來(lái)的一種新型減速機(jī)。諧波齒輪傳動(dòng)（簡(jiǎn)稱諧波傳動(dòng)），它是依靠柔性零件產(chǎn)生彈性機(jī)械波來(lái)傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的一種行星齒輪傳動(dòng)。
二、傳動(dòng)原理
當(dāng)波發(fā)生器為主動(dòng)時(shí)，凸輪在柔輪內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，就近使柔輪及薄壁軸承發(fā)生變形可控的彈性變形），這時(shí)柔輪的齒就在變形的過(guò)程中進(jìn)入（嚙合）或退出（嚙離）剛輪的齒間，在波發(fā)生器的長(zhǎng)軸處處于完全嚙合，而短軸方向的齒就處在完全的脫開。波發(fā)生器通常成橢圓形的凸輪，將凸輪裝入薄壁軸承內(nèi)，再將它們裝入柔輪內(nèi)。此時(shí)柔輪由原來(lái)的圓形而變成橢圓形，橢圓長(zhǎng)軸兩端的柔輪與之配合的剛輪齒則處于完全嚙合狀態(tài)，即柔輪的外齒與剛輪的內(nèi)齒沿齒高嚙合。這是嚙合區(qū)，一般有30%左右的齒處在嚙合狀態(tài)；橢圓短軸兩端的柔輪齒與剛輪齒處于完全脫開狀態(tài)，簡(jiǎn)稱脫開；在波發(fā)生器長(zhǎng)軸和短軸之間的柔輪齒，沿柔輪周長(zhǎng)的不同區(qū)段內(nèi)，有的逐漸退出剛輪齒間，處在半脫開狀態(tài)，稱之為嚙出。
        波發(fā)生器在柔輪內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，迫使柔輪產(chǎn)生連續(xù)的彈性變形，此時(shí)波發(fā)生器的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，就使柔輪齒的嚙入—嚙合—嚙出—脫開這四種狀態(tài)循環(huán)往復(fù)不斷地改變各自原來(lái)的嚙合狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱之錯(cuò)齒運(yùn)動(dòng)，正是這一錯(cuò)齒運(yùn)動(dòng)，作為減速器就可將輸入的高速轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)檩敵龅牡退俎D(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于雙波發(fā)生器的諧波齒輪傳動(dòng)，當(dāng)波發(fā)生器順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)1/8周時(shí)，柔輪齒與剛輪齒就由原來(lái)的嚙入狀態(tài)而成嚙合狀態(tài)，而原來(lái)脫開狀態(tài)就成為嚙入狀態(tài)。同樣道理，嚙出變?yōu)槊撻_，嚙合變?yōu)閲С�，這樣柔輪相對(duì)剛輪轉(zhuǎn)動(dòng)（角位移）了1/4齒；同理，波發(fā)生器再轉(zhuǎn)動(dòng)1/8周時(shí)，重復(fù)上述過(guò)程，這時(shí)柔輪位移一個(gè)齒距。依此類推，波發(fā)生器相對(duì)剛輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，柔輪相對(duì)剛輪的位移為兩個(gè)齒距。柔輪齒和剛輪齒在節(jié)圓處嚙合過(guò)程就如同兩個(gè)純滾動(dòng)無(wú)滑動(dòng)）的圓環(huán)一樣，兩者在任何瞬間，在節(jié)圓上轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)必須相等。由于柔輪比剛輪在節(jié)圓周長(zhǎng)上少了兩個(gè)齒距，所以柔輪在嚙合過(guò)程中，就必須相對(duì)剛輪轉(zhuǎn)過(guò)兩個(gè)齒距的角位移，這個(gè)角位移正是減速器輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了減速的目的。

諧波減速機(jī)是一種新型的機(jī)械傳動(dòng)變速機(jī)構(gòu)，與普通齒輪傳動(dòng)相比具有體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)比范圍大，（單級(jí)傳動(dòng)比為40~350，多級(jí)傳動(dòng)比可達(dá)到1600-100000），傳動(dòng)效率高，（單級(jí)傳動(dòng)效率N大于等于85%），傳動(dòng)精度高，承載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可廣泛用于航天、航空、工業(yè)機(jī)器人、機(jī)床微量進(jìn)給、通訊設(shè)備，紡織機(jī)械，化纖機(jī)械，造紙機(jī)械，發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)，印刷機(jī)械、食品機(jī)械和醫(yī)療器械等領(lǐng)域。

諧波驅(qū)動(dòng)器的原理：
諧波驅(qū)動(dòng)由三個(gè)基本部件構(gòu)成，波發(fā)生器為橢圓形，柔輪為薄壁杯狀的金屬?gòu)椥泽w，外側(cè)加工有齒輪。鋼輪成鋼性環(huán)狀，內(nèi)側(cè)加工有齒輪。柔性輪根據(jù)波發(fā)生器進(jìn)行彈性變形，彈性變形后的柔輪是在長(zhǎng)軸部分咬合到鋼輪，波發(fā)生器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一圈的嚙合部分依次改變。柔韌與剛輪之間相差兩個(gè)齒，逆時(shí)針移動(dòng)。一般將該動(dòng)作稱為輸出執(zhí)行。

日本的制造業(yè)在全世界來(lái)說(shuō)一直是領(lǐng)先的，日本人以精工細(xì)作巧奪天工而聞名于世。他們注重于單一產(chǎn)品制作到極致。大家廣為頌讀的自動(dòng)鎖緊螺母是日本公司制作的獨(dú)步天下。那么下面我們來(lái)看看日本鬼子造的諧波減速器。諧波減速器其大小不一，大的直徑有一米左右，小的直徑只有兩厘米，只有我們經(jīng)常使用的硬幣那么大。


今天有牛人把一個(gè)很小的諧波減速器，直徑只有5公分的諧波減速器拿來(lái)做試驗(yàn)。是日本人制造的諧波減速機(jī)，那我們先把它安裝到一塊鐵板上面。


再在諧波減速器的一端安裝一個(gè)扳手，有30公分長(zhǎng)，在扳手的頂端裝上一個(gè)測(cè)量長(zhǎng)度螺旋測(cè)微器，可以精確顯示扳手與安裝鐵板的位置，我們把初始位置設(shè)置成0，也就是螺旋測(cè)微器的頂端與鐵板之間是沒(méi)有一絲的縫隙的，我們?cè)侔阎C波減速機(jī)通上電，讓諧波減速機(jī)作循環(huán)動(dòng)作，每次旋轉(zhuǎn)之后，螺旋測(cè)微器上面顯示的數(shù)字都是0，可見(jiàn)諧波減速機(jī)在經(jīng)過(guò)多次旋轉(zhuǎn)以后，位置沒(méi)有絲毫的變化，可見(jiàn)其精度是非常高的。




為什么工業(yè)機(jī)器人通常需要用到減速機(jī)？工業(yè)機(jī)器人通常執(zhí)行重復(fù)的動(dòng)作，完成相同的工序。
工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)中，我們今天來(lái)了解一下諧波減速機(jī)有什么特點(diǎn)，以及它是通過(guò)什么原理來(lái)實(shí)現(xiàn)減速的。
那么我們首先來(lái)看一下諧波減速機(jī)有哪幾部分組成，我們來(lái)看這張圖片。是一個(gè)諧波減速機(jī)的實(shí)物圖，是由三個(gè)部分組成，前面這個(gè)像軸承一樣的叫做主動(dòng)輪，中間的這個(gè)叫柔輪，旁邊的這個(gè)鋼圈和鋼輪，它主要就是由這三個(gè)部分組成。
那么諧波減速機(jī)它有什么特點(diǎn)呢？
首先它必須搭配伺服電機(jī)使用。為什么呢？因?yàn)樗�本身的精度要求非常高，大家都知道伺服電機(jī)精度非常高，所以說(shuō)在所有的減速器里面，諧波減速機(jī)是精度最高的一個(gè)。那么我們一般伺服電機(jī)經(jīng)常會(huì)用到機(jī)器人，傳送機(jī)器人的各部的旋轉(zhuǎn)，機(jī)器人的關(guān)節(jié)處，那它的一個(gè)特點(diǎn)就是精度非常高。但是它的成本也很高。那么我們?cè)倏粗虚g一個(gè)柔輪，這個(gè)柔軟的材質(zhì)比較柔軟，所以說(shuō)他的耐沖擊能力比較差。如果經(jīng)常受到大大的力量的沖擊，它的使用壽命會(huì)有所影響。當(dāng)然是指相對(duì)于金屬的高冷來(lái)說(shuō)。
那我們總結(jié)一下諧波減速機(jī)它的缺點(diǎn)就是成本高，耐沖擊能力比較弱。當(dāng)然現(xiàn)在工業(yè)比較發(fā)達(dá)、航空制造、流水線上用到機(jī)器人，用到諧波減速機(jī)的地方比較多。目前國(guó)際的品牌和國(guó)內(nèi)的品牌也不少。那么我們看一看他們是通過(guò)什么原理來(lái)實(shí)施減速的這個(gè)效果的，通過(guò)這個(gè)視頻我們就可以看到，外部的主動(dòng)輪帶動(dòng)中間的柔輪做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這個(gè)主動(dòng)輪直接插入中間帶動(dòng)柔輪，我們可以看到這個(gè)柔輪是變形的，主動(dòng)輪帶動(dòng)柔輪一起旋轉(zhuǎn)，因?yàn)槿彷喿冃嗡�與周圍的鋼圈形成了嚙合。由于這個(gè)中間的主動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)，它會(huì)進(jìn)一步達(dá)到一個(gè)減速效果。隨著主動(dòng)輪速度的增加，后面的柔輪轉(zhuǎn)速不是太快。它的減速比可以從70~500�？梢赃_(dá)到一個(gè)非常大的減速比。他用的最多的就是用在機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)，機(jī)器人的胳膊關(guān)節(jié)上。還可以插取一些比較脆弱的東西，比如說(shuō)玻璃屏幕替代，它的本身精度非常高，配合伺服電機(jī)使用。伺服電機(jī)的成本也非常高。一般是用在機(jī)器人的關(guān)節(jié)上，我們這次太空倉(cāng)里面的機(jī)械臂就用上了我們國(guó)產(chǎn)的諧波減速機(jī)，非常精度的把航天員湯宏波、劉伯明送上外太空進(jìn)行倉(cāng)外作業(yè)，由在倉(cāng)內(nèi)的航天員來(lái)操作機(jī)械臂，要求精度非常高，還要適度外太空惡劣的無(wú)空氣環(huán)境，大量的宇宙的射線，對(duì)我們國(guó)防工業(yè)也是一個(gè)挑戰(zhàn)。

諧波傳動(dòng)是由美國(guó)發(fā)明家馬瑟與上世紀(jì)50年代中期發(fā)明創(chuàng)造的。諧波傳動(dòng)的特點(diǎn)具有

1，精度高，多齒在兩個(gè)180度對(duì)稱位置同時(shí)嚙合，因此齒輪齒距誤差和累積齒距誤差小。對(duì)于旋轉(zhuǎn)精度的影響較為平均，可得到極高的位置精度和旋轉(zhuǎn)精度。
2，傳動(dòng)比大，單級(jí)諧波齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比可達(dá)到30~500，且結(jié)果簡(jiǎn)單。
3，承載能力強(qiáng)，諧波傳動(dòng)是齒與齒嚙合面的接觸，加上同時(shí)嚙合齒數(shù)比較多，因而單位面積載荷比較小，承載能力較其他傳動(dòng)形式高。
4，體積小、重量輕，相比普通齒輪裝置，體積和重量可大大降低，實(shí)現(xiàn)小型化輕量化。
5，傳動(dòng)效率高，壽命長(zhǎng)。
6，傳動(dòng)平穩(wěn)無(wú)沖擊，噪聲小。

諧波減速機(jī)在國(guó)外是一個(gè)成熟的技術(shù)，技術(shù)基礎(chǔ)是由諧波傳動(dòng)。它是由波發(fā)生器，柔性輪，剛性輪三個(gè)結(jié)構(gòu)組成的傳動(dòng)。波發(fā)生器會(huì)使柔性輪產(chǎn)生彈性形變，與剛性輪共同傳遞運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比，與通用減速器比，用于機(jī)器人關(guān)節(jié)的諧波減速器要求具有傳動(dòng)鏈短，體積小，功率大，質(zhì)量輕和易于控制等特點(diǎn)。