減速機在移動機器人中的作用

移動機器人減速機一般作用于移動機器人輪邊驅(qū)動減速、轉(zhuǎn)向、頂升或重復動作以完成相同工序等。為保證在生產(chǎn)中能夠可靠地完成搬運任務，并確保搬運質(zhì)量，移動機器人對定位精度和重復定位精度的要求很高，因此，提高和確保移動機器人的精度就需要采用減速機。

減速機在移動機器人中的另一作用是傳遞更大的扭矩。當負載較大時，一味提高伺服電機的功率是很不劃算的，可以在適宜的速度范圍內(nèi)通過減速器來提高輸出扭矩。

移動機器人專用減速機的型號

移動機器人對減速機的主要要求是長度短、徑向負載大。其次是高精度，精密減速器是工業(yè)機器人可靠、精確運行不可或缺的零部件。因此，目前市場上比較用于移動機器人的減速機主要分為兩大類，AGV專用精密行星減速機以及AGV專用擺線針齒減速機。

精密行星減速機其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)比較緊湊，回程間隙小、精度較高，使用壽命很長，額定輸出扭矩可以做得很大，但是材料及零件加工精度要求高，結(jié)構(gòu)復雜，制造與安裝較困難。

AGV驅(qū)動精密行星減速機（圖片來源：杭州行星）

擺線減速機是一種應用行星式傳動原理的擺線針齒嚙合的新穎傳動裝置，優(yōu)點是體積小、重量輕、動作傳遞精度高、傳動比范圍大、傳動扭矩大、傳動效率高、使用壽命長、結(jié)構(gòu)簡單，不過擺線減速機制造工藝復雜，有些零件的制造精度和裝配工藝要求較高。

擺線減速機（圖片來源：住友）

除上述兩大類別外，根據(jù)移動機器人應用要求定制開發(fā)的減速機也占據(jù)移動機器人市場部分比例，如為頂升式AGV特別定制的頂升減速機則是通過內(nèi)部提供齒輪減速后，再采用絲桿升降。

移動機器人專用減速機選型指南

AGV廠商在選型上，除了根據(jù)減速機的需求選擇不同的減速機種類外，還關(guān)注減速機的減速比、安裝方式和尺寸、精度、受力。針對這些要求，移動機器人的各種故障分析越來越受重視，例如漏油現(xiàn)象是較為常見的故障之一，而機器人漏油主要來自兩個方面：電機漏油和減速機漏油。其中，減速機漏油現(xiàn)象更為多見，背后就涉及本體企業(yè)安裝不合理等原因，因此安裝方式的選擇對與AGV廠商來說至關(guān)重要，也是減速機企業(yè)研發(fā)方向的重點。此外，AGV及相關(guān)機器人對減速機的要求還包括高可靠性、低噪聲、長壽命、免維護等。

在移動機器人減速機品牌的選擇上，目前移動機器人行業(yè)的主流選型品牌在國內(nèi)與國外兩大陣營，國內(nèi)的品牌優(yōu)勢在于本土化、性價比與定制化服務，國外的品牌的技術(shù)優(yōu)勢則不容忽視。

國內(nèi)外移動機器人減速機市場現(xiàn)狀

國內(nèi)市場：精密減速機逐漸起步

在應用于機器人的精密減速機領(lǐng)域，外資品牌一直占據(jù)主導地位。不過近年來，在諧波減速機方面，我國取得了比較顯著的突破，這一方面得益于掌握核心技術(shù)的相關(guān)企業(yè)專利已經(jīng)到期，技術(shù)限制有所放松，另一方面也是因為諧波減速機結(jié)構(gòu)較為簡單，攻克難度沒有那么大，但與之相比的RV減速機則并非如此。

RV減速機則由于技術(shù)封鎖較死，基礎(chǔ)工藝和結(jié)構(gòu)更為復雜，又完全沒有捷徑可走只能靠時間去磨，使我國RV減速機因此難以有所突破。近年來，國內(nèi)廠商逐步實現(xiàn)技術(shù)突破，國產(chǎn)RV減速器與國外產(chǎn)品性能差距不斷縮小。對比國內(nèi)外精密減速器關(guān)鍵技術(shù)指標發(fā)現(xiàn)，國產(chǎn)品牌在部分指標上已接近日系品牌。不過盡管RV減速器逐步開始國產(chǎn)替代，國內(nèi)廠商上海機電、中大力德、南通鎮(zhèn)康、雙環(huán)傳動等已實現(xiàn)量產(chǎn)，但目前國產(chǎn)化率尚不足5%。

在一般人看來，做好機器人減速機一個品類，對于國產(chǎn)減速機來說就已經(jīng)相當不容易。即便如此，依然有一批勇者，積極轉(zhuǎn)型和拓寬產(chǎn)品線，將移動機器人的減速機產(chǎn)品單獨劃分出來，針對驅(qū)動與頂升等定制化研發(fā)，以滿足市場和客戶的需求。其中，精密行星減速機由于其結(jié)構(gòu)比較緊湊，回程間隙小、精度較高，使用壽命很長，額定輸出扭矩大，被業(yè)內(nèi)認為是最適合AGV的減速機類型。

代表企業(yè)：杭州行星傳動

杭州行星傳動設(shè)備有限公司是一家專業(yè)研發(fā)設(shè)計、制造和銷售高精度行星減速機的科技型企業(yè)。此前，公司主要生產(chǎn)“行星”“planetking”品牌及其周邊系列的高精度行星減速機，廣泛應用于工業(yè)機器人、機械手、自動控制設(shè)備及航天航空等多領(lǐng)域。隨著AGV行業(yè)迅猛發(fā)展，杭州行星近幾年將技術(shù)探索重點也逐漸放在AGV移動機器人上。據(jù)了解，杭州行星目前主要生產(chǎn)AGV驅(qū)動減速機、轉(zhuǎn)向減速機、頂升減速機，也可根據(jù)客戶要求非標定制減速機，主要應用于搬運機器人、揀貨機器人、分揀機器人等多個領(lǐng)域。

據(jù)介紹，精密行星傳動減速機之所以被認為比較適用于AGV主要有以下三大優(yōu)勢：其一，體積小，重量輕。由于行星減速機結(jié)構(gòu)比較緊湊，非常適合安裝在AGV小車內(nèi)。其二，高精度，高剛性。行星傳動回程間隙小，誤差小且額定輸出扭矩大，可以保持AGV優(yōu)良的定位精度和旋轉(zhuǎn)精度。其三，行星減速機安裝便捷，操作簡單，通用性佳且使用壽命很長。

杭州行星AGV驅(qū)動精密行星減速機

而按照杭州行星對移動機器人用戶需求更深入的理解，高可靠性、低噪聲、長壽命及免維護這些要求是其開發(fā)AGV行業(yè)減速機的技術(shù)航向：

首先，材料選用嚴謹。杭州行星認為好的原材料是制造好零件的基本條件，該公司的AGV專用減速機的所有齒輪材料全部采用上海寶鋼優(yōu)質(zhì)齒輪鋼（中國最好的齒輪鋼）。

其次，在工藝上下功夫降低噪音。鍛造工藝上杭州行星采用均經(jīng)滲碳淬火出齒輪，齒形齒向經(jīng)修形優(yōu)化處理，確保了產(chǎn)品的傳動平穩(wěn)性，提高了傳動效率、降低了溫升和噪音。

最后，為確保產(chǎn)品的使用壽命，杭州行星的減速機產(chǎn)品均采用進口全合成潤滑脂潤滑，確保了產(chǎn)品的高效率、長壽命和低噪聲，并且產(chǎn)品終身免維護。

此外，作為國產(chǎn)精密減速機的代表企業(yè)，杭州行星致力于推動AGV行業(yè)精密減速機國產(chǎn)化進程，所有產(chǎn)品通過專業(yè)設(shè)計軟件進行強度和結(jié)構(gòu)設(shè)計，并且嚴格按照設(shè)計要求進行制造，因此提供給用戶的性能參數(shù)具有很高的可靠性?？紤]到應用的多樣化和客戶需求的個性化，杭州行星還承接非標設(shè)計與制造，目前已為多家用戶開發(fā)驅(qū)動、頂升非標減速機十多款。

AGV頂升減速機（圖片來源：杭州行星）

國外市場：瞄準AGV行業(yè)研發(fā)新品

國外在先進減速機的設(shè)計生產(chǎn)上已經(jīng)十分成熟，而工業(yè)機器人減速機生產(chǎn)企業(yè)主要是日本公司。

隨著AGV應用范圍越來越廣以及市場的不斷擴大，產(chǎn)業(yè)鏈上游的核心零部件廠商也在伺機而動，從2017年開始，全球頂尖的三大減速機巨頭（住友、納博特斯克、哈默納科）就已紛紛開始針對AGV行業(yè)開發(fā)特定產(chǎn)品，將減速器與電動機的連體結(jié)構(gòu)并已生產(chǎn)多種結(jié)構(gòu)形式和多種功率型號的產(chǎn)品陸續(xù)向AGV行業(yè)推出，這些產(chǎn)品不但打破了AGV高精度減速機單調(diào)的選型方式，更是開創(chuàng)了驅(qū)動一體化減速機應用到AGV行業(yè)的創(chuàng)新解決方案。其中，以日本住友的擺線針輪減速機的推出，將AGV減速機的全新探索推向高潮。

代表企業(yè)：日本住友

擺線減速機（圖片來源：住友）

擺線減速機本身就具有結(jié)構(gòu)緊湊、可制作速比范圍廣、精度高等優(yōu)點。住友擺線減速機采用獨特的圓弧齒形，齒間嚙合采用滾動形式，嚙合更平滑流暢，抗負載沖擊能力強，減速機外形尺寸更短，結(jié)構(gòu)簡單，有助于提升AGV內(nèi)部空間。

針對AGV行業(yè)，為了提升電機和齒輪的精度和可靠性，實現(xiàn)伺服電機和驅(qū)動器的精確、安全控制，住友特別推出一體化的Smartris解決方案，不僅減少能源浪費，減少安裝空間，提高AGV可靠性，同時增加AGV驅(qū)動方案的靈活性和多樣性。

據(jù)了解，住友的Smartris一體化解決方案有多種不同的產(chǎn)品規(guī)格，它是“Smart”（智能）和“Tris”（三合一）的組合。可分為分為ECO（經(jīng)濟型）、Pro（高端型）和Ultra（卓越型）。ECO（經(jīng)濟型）系列為減速機輸出軸旋轉(zhuǎn)型、Pro（高端型）系列為減速機殼體旋轉(zhuǎn)型，減速機外殼包膠后可直接作為AGV驅(qū)動車輪，驅(qū)動單元長度更短、并提供了更高徑向載荷能力。而Ultra（卓越型）系列在Pro系列的基礎(chǔ)上將驅(qū)動機構(gòu)長度進一步縮減到極致的同時，提供了比Pro系列更高的徑向載荷。

住友一體化Smartris解決方案

全行業(yè)覆蓋的Smartris系列可以滿足AGV運送各種有效載荷，單個驅(qū)動輪的徑向載荷從最小150kg~1600kg。最大輸出扭矩100N?m，最大加速扭矩350N?m，使得AGV行走速度可達2m/s，加速度可達1.0m/s2。
據(jù)了解，住友除了提供集成了齒輪、伺服電機、驅(qū)動器的Smartris一體化方案以外，作為全球三大頂尖減速機巨頭之一，其另一個大優(yōu)勢在于品牌服務，住友Smartris已經(jīng)獲得CE認證，服務體系已經(jīng)遍布全球的工廠和服務網(wǎng)絡(luò)，從而也方便了客戶快速應對全球市場的需求和服務。

未來發(fā)展方向：機電一體集成化成發(fā)展趨勢

在未來的發(fā)展方向上，移動機器人的減速機將呈現(xiàn)出兩大主流趨勢，其一是定制化需求顯著，其二是一體化進程加速。

移動機器人行業(yè)不但面向的應用領(lǐng)域在不斷拓展，為了適配不同場景下的應用需求，其外觀和功能上的變更更是五花八門，單靠標準的減速機型號很難滿足AGV廠商的需求，因此越來越多廠商先后推出定制化服務來配合行業(yè)的發(fā)展。

此外，一體化方案被認為更適合移動機器人，也將會是今后的發(fā)展趨勢。一體化可以使得產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更緊湊，安全保障更高、更易于安裝調(diào)試。因此能夠幫助AGV制造企業(yè)節(jié)約成本，并可更好的提升AGV產(chǎn)品行走的靈活性、穩(wěn)定性和可靠性。而在移動機器人專用減速機企業(yè)的產(chǎn)品方向上也不難看出端倪，例如住友推出的減速機便是采用驅(qū)動器+電機+減速機的一體化解決方案。行星傳動也表示，驅(qū)控一體化是其未來發(fā)展所趨，目前該公司已和相關(guān)單位已合作開發(fā)出數(shù)款樣機，正在測試和改進中。