我國工業(yè)機(jī)器人核心基礎(chǔ)部件一直受制于人的情況正被扭轉(zhuǎn),。4月22日,，記者從重慶大學(xué)獲悉，在該校機(jī)械傳動國家重點實驗室王家序教授的帶領(lǐng)下,，其高性能機(jī)電傳動系統(tǒng)教育部創(chuàng)新團(tuán)隊系統(tǒng)攻克了諧波減速器正向設(shè)計分析,、測試評價體系的共性關(guān)鍵技術(shù)，成功研制出高可靠精密諧波減速器系列化產(chǎn)品,，通過產(chǎn)學(xué)研合作建立了年產(chǎn)3萬臺套以上諧波減速器系列產(chǎn)品的生產(chǎn)線,，實現(xiàn)了工業(yè)機(jī)器人核心基礎(chǔ)部件的國產(chǎn)化，打破了日本在這一領(lǐng)域的壟斷,。

　　據(jù)悉,，該項目屬于“863計劃”先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域“工業(yè)機(jī)器人核心基礎(chǔ)部件應(yīng)用示范”主題項目，王家序教授為主題項目首席科學(xué)家,，項目已經(jīng)通過科技部專家組驗收,。

　　減速器是工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵部件

　　工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)、制造與應(yīng)用是衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造實力與水平的重要標(biāo)志,。工業(yè)機(jī)器人主要由減速器,、伺服電機(jī)及控制系統(tǒng)三大核心部件組成，精密減速器是工業(yè)機(jī)器人中最關(guān)鍵的功能部件,，也是目前制約我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸之一,。

　　“打個比方，如果把工業(yè)機(jī)器人當(dāng)成人的手臂,，減速器就是手臂的關(guān)節(jié),。”王家序說,，減速器是連接動力源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的中間機(jī)構(gòu),，具有匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用。工業(yè)機(jī)器人需要高強(qiáng)度重復(fù)運動，關(guān)節(jié)的好壞就決定了工業(yè)機(jī)器人動力傳動與運動變換的精度,、可靠性和使用壽命,。在機(jī)器人的總成本中，減速器的成本占到了三成以上,。

　　工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)主要有RV減速器和諧波減速器兩種,。長期以來RV減速器一度被日本的納博特斯克公司壟斷，諧波減速器一度被日本的哈默那科公司壟斷,，嚴(yán)重制約了國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)發(fā)展,。

　　與機(jī)械傳動打了一輩子交道的王家序，一直以敢闖敢拼聞名,。面對國產(chǎn)機(jī)器人發(fā)展急需的精密減速器,，一直從事減速器研究的他，2005年帶領(lǐng)團(tuán)隊開始了科研攻關(guān),，瞄準(zhǔn)的是高可靠精密諧波減速器,。

　　王家序說，諧波減速器具有體積小,、質(zhì)量輕,、傳動比高、精密度高等優(yōu)勢,，在輕負(fù)載精密減速器領(lǐng)域占有主導(dǎo)地位,，不過諧波減速器技術(shù)壁壘高，要實現(xiàn)諧波減速器的自主研發(fā)和國產(chǎn)化,，就要突破齒形設(shè)計,、材料、加工技術(shù),、測試評價等方面的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸,。

　　提升我國機(jī)器人核心競爭力

　　在機(jī)械傳動國家重點實驗室，記者看到應(yīng)用了重慶大學(xué)自主研發(fā)的諧波減速器的機(jī)器人,?！八呀?jīng)在這里運轉(zhuǎn)了6000小時，精準(zhǔn)度和使用壽命達(dá)到日本同類機(jī)器人水平,?！蓖跫倚蚪忉屨f，諧波傳動通過薄壁柔輪變形使齒輪分度圓變成橢圓實現(xiàn)多齒嚙合,，從而提高傳動高精度,、剛度與承載能力。諧波減速器柔輪的高彈性變形特性使得嚙合齒形的精確設(shè)計與修形十分困難,，齒面易產(chǎn)生磨損,，精度保持性差,。另外柔輪加工工藝性差，在周期交變應(yīng)力左右下容易發(fā)生疲勞斷裂,，也使高精度與高剛度,、高可靠之間的調(diào)控成為突出矛盾。因此,，諧波傳動實現(xiàn)多齒嚙合的原理對設(shè)計及加工制造工藝提出了非?？量痰募夹g(shù)要求，這也是制約國產(chǎn)諧波減速器性能提升的主要原因,。

　　針對上述問題,，王家序帶領(lǐng)團(tuán)隊根據(jù)國家重大需求，瞄準(zhǔn)學(xué)科發(fā)展前沿,，在長期堅實的研究基礎(chǔ)上，通過嚙合原理,、界面力學(xué),、傳動摩擦學(xué)、系統(tǒng)動力學(xué)和材料科學(xué)等多學(xué)科創(chuàng)新優(yōu)化設(shè)計研究,，系統(tǒng)攻克了精密諧波減速器設(shè)計,、制造、測試,、試驗評價技術(shù),，建立了共軛參數(shù)驅(qū)動的圓弧齒廓諧波傳動設(shè)計、分析與測試評價體系,，成功研制出短杯,、超短杯和禮帽型的全系列高可靠精密諧波減速器，形成了3萬臺套以上的諧波減速器年生產(chǎn)規(guī)模,，完成了近1萬臺套的諧波減速器銷售規(guī)模,。高可靠精密諧波減速器產(chǎn)品已推廣應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人，衛(wèi)星指向機(jī)構(gòu),、掃描機(jī)構(gòu),、展開機(jī)構(gòu)、控制力矩陀螺等空間機(jī)構(gòu),，以及無人機(jī)等裝備,。

　　經(jīng)過專家組驗收認(rèn)定，該項目攻克了諧波減速器這一工業(yè)機(jī)器人核心基礎(chǔ)部件的設(shè)計,、制造,、測試、試驗評價以及批量生產(chǎn),、裝配過程中產(chǎn)品可靠性和一致性等關(guān)鍵共性技術(shù),，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)并達(dá)到國際先進(jìn)水平的高精度,、高剛度、高可靠,、長壽命,、高效率、低噪聲,、高功率密度的機(jī)器人諧波減速器,。為提高我國企業(yè)自主創(chuàng)新能力，大跨度地提高國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)水平,，提升我國工業(yè)機(jī)器人核心競爭力,，滿足我國先進(jìn)制造和戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)等工程領(lǐng)域?qū)a(chǎn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重大需求提供了關(guān)鍵技術(shù)條件支撐。

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