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              被日本“壟斷”的精密減速器,如何突破瓶頸?

              精密減速器因為其較高的技術難度以及關鍵的作用,是工業機器人技術領域的一塊天塹之地。雖然在全球化貿易背景之下,精密減速器的采購可以輕松地完成。然而,想要真正推動工業機器人的發展進步,核心零部件的國產替代化勢在必行。國內企業在踏踏實實“補功課”的同時,只有超前布局,才能領先于未來。

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              國產:能用,但機械壽命不會長

              RV減速機,作為一種小體積,大傳動比,零背隙,超高傳動/體積比的減速機,是精密機械工業的一個巔峰之作,減速機里面完全是由高精度的元件,齒輪相互嚙合,對材料科學,精密加工裝備,加工精度,裝配技術,高精度檢測技術提出了極高的要求。

              在機器人行業,小白都知道這樣一個事實,全球工業機器人用的精密減速器基本為日本所壟斷,最近幾年,雖然國內也有量產的RV減速器,但卻鮮有國產機器人企業選用,目前中國市場的減速器普遍依賴進口。

              在中國試圖自主制造的高級設備中,都存在類似的問題,在性能指標上短期內能達到要求,但由于質量控制和工藝的問題,很容易磨損報廢。

              部件雖小,作用關鍵

              日本企業已形成技術、標準、品牌、市場的巨大優勢,業內有一個流傳甚廣的說法——日本讓機器人跪下,就沒多少機器人還能站著。日本的這種壟斷優勢得益于其30年前就開始的具有前瞻性的強力研發。

              為什么在30年前,80年代,我們沒有開始下功夫研究機器人精密減速器呢?這是因為:中國勞動力直到2010年前后都還相對廉價,沒有用機器人替代人工的迫切需求;在80年代前后,中國的工業基礎遠不如日本,齒輪行業的技術儲備、人才儲備不能和日本匹敵;最重要的一條,“缺少前瞻性”。目前,我們的機器人減速器水平還趕不上日本,實際是在補之前30年落下的課。

              過去幾年,我國機器人精密減速器領域掀起了一股熱潮。機器人精密減速器的商業價值被高估,技術難度被低估,概念上被炒作,但市場最終將給予公證的評判。全國曾有50多家企業從事機器人精密減速器研發,到現在有20%多在堅持,30%在觀望,近50%已退出。

              潮起潮落,一批企業在退出。近年來,機器人精密減速器的熱度似乎在下降,整個行業也開始回歸理性,許多企業踏踏實實的做法也收獲了豐碩成果。2017年,國產RV減速器生產了2萬多臺,但遠不能滿足市場需求,而且還存在著性能不穩定、精度壽命待驗證、系列化不全、成本不可控、產業化程度不高等問題。

              這個現狀是觸及了我國工業基礎中一些老大難問題,有技術積累不足的問題,也有管理問題。盡管我國齒輪行業幾十年的發展積累為自主創新發展奠定了基礎,而且過去幾年的熱潮在一定程度上推動了我國精密減速器產業的發展,但行業仍面臨日本減速器強力競爭、基礎共性技術難題待解、社會配套不理想、人才短缺等諸多問題。而這些共性問題解決之日,也就是我國機器人精密減速器自主之時。

              在筆者看來,中國機器人精密減速器產業正處在山坳上——后退不可能,向前有險阻。

              認清差距,合力破局

              國產機器人減速機產品質量參差不齊、差異明顯,在性能的穩定性方面普遍需要加強。與國外產品相比,國產行星擺線減速器在傳動效率方面有較大差距,精度壽命差距很大,在傳動誤差方面差距較小,但在回差上整體水平較好。

              國產機器人精密減速器領域目前亟需解決的瓶頸問題主要有:一是批量化制造、檢測技術需提升,包括高效、高精度制造工藝與裝備,零件與整機的批量化高精度快檢等;二是精度壽命待驗證,包括失效機理及規律、高性能材料優選等;三是系列化優化設計體系待完善,包括系列化設計體系與擺線輪修形優化等;四是工程應用數據反饋與優化缺失,包括工程應用數據庫建設與性能跟蹤反饋優化等。

              跟蹤加創新,是我國機器人精密減速器必經的自主化之路。自主知識產權的精密減速器,理應包括裝備自主化、工裝體系化和技術標準的及時跟進。國產機器人精密減速器要真正實現產業化,我國還需要3~5年;要達到日本減速器的水平,大概還需要6~8年。這需要我們耐得住性子,埋頭苦干,也需要三種力量合力破局:一是強化政府支持力度,加大國家重點研發項目的支持;二是鼓勵引導產業基金進入精密減速器領域;三是團結行業,發揮各自優勢,瞄準市場需求集中發力。

              研判趨勢,超前研發

              當然,世界范圍內都需要思考一個問題:RV和諧波減速器是否就是機器人精密減速器的最終形態?在目前技術條件下,這兩種減速器是必然選擇;但幾十年或者百年后,它們也許不再是最理想的機器人關節減速器,甚至機器人都不再需要精密減速器了。

              站在發展的角度來看,世界范圍內的機器人精密減速器也處在山坳上,都面臨著再創新的問題。目前,歐美日等工業發達國家以及我國都在探索嘗試新型傳動型式,比如壓電諧波、圓理、邏輯傳動、矢量擺線等減速器,以及采用人字齒輪、環面蝸桿、帶傳動、石墨鋼等等。

              我們辛辛苦苦爬到山坳上來,不可能再退回去。如果希望在未來的發展中占有一席之地,最重要的一點,就是不論政府,還是企業家、投資人、科研人員,都要有前瞻性。面對新需求,齒輪行業要敏銳把握市場需求和技術發展趨勢,主動研發、超前研發,實現從追趕式跟跑到并跑的轉變,最終實現領跑,這才是齒輪強國的標志。

              困難是真實存在的,是齒輪行業自身發展規律決定的。不能妄想一步跨越必經階段。但困難是可以克服的,別人到過的高度,中國人一定能到,而且能走得更高、更遠。

              本文部分摘自中國機械通用零部件工業協會齒輪分會副會長兼常務副秘書長石照耀對我國機器人精密減速器這一核心零部件的現狀及問題進行深度分析的相關文章。

              思南新發現【第6期】

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