精密減速機(jī)，亟需破解的“卡脖子”難題

　　工業(yè)機(jī)器人被稱為“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”,是智能制造系統(tǒng)中必不可少的一環(huán),并且是衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。工信部下發(fā)了《“十四五”機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》和《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》,提出“機(jī)器人產(chǎn)業(yè)營收年均增速超20%”的發(fā)展目標(biāo)。機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展迎來重大政策利好。

　　精密減速機(jī)在工業(yè)機(jī)器人中扮演核心關(guān)鍵角色。精密減速機(jī)是連接伺服電機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的中間裝置，它負(fù)責(zé)把伺服電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的動力通過輸入軸上的小齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪，以達(dá)到減速的目的，傳遞更大的扭矩。工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動的核心部件“關(guān)節(jié)”就是由它構(gòu)成，每個關(guān)節(jié)都要用到不同的減速機(jī)。

　　精密減速機(jī)作為機(jī)器人核心零部件，占據(jù)了機(jī)器人整機(jī)約35%的成本。同時(shí)，減速機(jī)在工業(yè)機(jī)器人的核心零部件中技術(shù)壁壘極高，間隙或過盈配合的微小偏差都會導(dǎo)致接觸剛度和嚙合剛度的成倍差異，進(jìn)而影響工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動參數(shù)的極大變化。對于機(jī)器人關(guān)節(jié)用高精密減速機(jī)，日本具備絕對領(lǐng)先優(yōu)勢，目前世界機(jī)器人市場約75%的精密減速機(jī)被日本企業(yè)壟斷，是中國工業(yè)機(jī)器人行業(yè)亟待解決的“卡脖子”難題。

　　與此同時(shí)，機(jī)器人行業(yè)日益增長的需求，也使得破解精密減速機(jī)“卡脖子”難題變得更加迫在眉睫。據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局及第三方研報(bào)數(shù)據(jù)，2021年中國機(jī)器人產(chǎn)量36.6萬臺，同比增長44.90%。國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的市占率從2015年的16.4%提升至目前的25%以上。另據(jù)IFR預(yù)測，全球工業(yè)機(jī)器人2022年至2024年每年新安裝量將分別較2020年同比增長18%、27%、35%。可見在全球機(jī)器人高速增長的趨勢下，行業(yè)對于高精密減速機(jī)的需求將會呈現(xiàn)百萬量級的爆發(fā)式增長。

　　然而，中國的機(jī)器人關(guān)節(jié)用高精密減速機(jī)研發(fā)起步較晚，再加上相關(guān)技術(shù)封鎖等原因，與精度、噪聲、壽命相關(guān)的核心技術(shù)成為卡脖子難題。但隨著中國逐步將突破機(jī)器人關(guān)鍵核心技術(shù)列入國家戰(zhàn)略規(guī)劃，外部環(huán)境變化下資本更多的加持，以及相關(guān)理論與技術(shù)原理的逐步攻克，這一局面正在發(fā)生改變。

　　智同科技，以正向設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代

　　國內(nèi)的工業(yè)機(jī)器人用減速機(jī)制造商最多時(shí)曾經(jīng)多達(dá)50家，但大多采用逆向測繪仿制的技術(shù)路線，相關(guān)產(chǎn)品性能不高。因此，隨著精密減速機(jī)市場的不斷競爭與演進(jìn)，目前行業(yè)內(nèi)具備精密減速機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)制造能力的廠商僅剩余4-5家。作為突圍者之一，智同科技正是從源頭理論創(chuàng)新出發(fā)，最終實(shí)現(xiàn)了在設(shè)計(jì)、材料、制造工藝、檢測等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的核心技術(shù)突破。

　　1997年，32歲的張躍明從清華大學(xué)精密儀器與機(jī)械學(xué)系博士畢業(yè)，進(jìn)入北京工業(yè)大學(xué)做博士后，從事機(jī)械設(shè)計(jì)及理論的基礎(chǔ)研究，并長期深入企業(yè)，解決科研項(xiàng)目轉(zhuǎn)化及產(chǎn)業(yè)化過程中的核心技術(shù)難題。2015年底，智同科技與北京工業(yè)大學(xué)合作開展“產(chǎn)、學(xué)、研、用”一體化深度合作，并于2020年成立了“北京智同工大智能傳動技術(shù)研究院”。也正是因?yàn)楸本┲峭ご笾悄軅鲃蛹夹g(shù)研究院的加持，讓智同科技的相關(guān)產(chǎn)品具備了獨(dú)一無二的硬核實(shí)力。目前，智同科技精密減速機(jī)的開發(fā)工作已覆蓋精密減速機(jī)原理研究、核心零件制造工藝開發(fā)、材料和熱處理技術(shù)研究三大方向，并最終實(shí)現(xiàn)了“理論研究+產(chǎn)品研發(fā)+市場試用驗(yàn)證+推廣”的科技創(chuàng)新體系布局。

　　智同科技與北京工業(yè)大學(xué)張躍明教授團(tuán)隊(duì)共同研究開發(fā)及生產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)用高精密擺線針輪減速機(jī)、新型精密行星減速機(jī)，并通過正向設(shè)計(jì)方法，全面掌握了高精密擺線減速機(jī)的設(shè)計(jì)原理。經(jīng)國家權(quán)威檢測中心驗(yàn)證，智同科技高精密擺線減速機(jī)在精度保持性及使用壽命等多個性能指標(biāo)上，均達(dá)到國外一線品牌水平。

　　截至目前，智同科技CRV減速機(jī)(即智同科技自主創(chuàng)新研發(fā)的高精密擺線針輪減速機(jī))已形成標(biāo)準(zhǔn)化及定制化的產(chǎn)品矩陣，涵蓋了CRV、CRDS、CMI、CHR、HYP等系列產(chǎn)品，應(yīng)用于關(guān)節(jié)機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人、外骨骼機(jī)器人、機(jī)床及其他精密設(shè)備,實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品的進(jìn)口替代、以及定制化產(chǎn)品填補(bǔ)了國內(nèi)外空白。其中，CRV系列減速機(jī)分為E、C兩個系列，E系列為中實(shí)結(jié)構(gòu)實(shí)心，C系列為中空結(jié)構(gòu)空心。CRV系列的特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)緊湊，高精度，耐過載;具有良好的加減速性能。

　　智同科技CRV減速機(jī)在精度上達(dá)到了齒隙和傳遞誤差小于1弧分;在產(chǎn)品扭矩實(shí)現(xiàn)了從額定150NM到4500NM全覆蓋;在傳動效率上達(dá)到了90%以上，精度壽命上實(shí)現(xiàn)6000小時(shí)以上。在此基礎(chǔ)上，智同科技創(chuàng)造性的推出了機(jī)電一體化模組產(chǎn)品、仿生移動機(jī)器人減速機(jī)產(chǎn)品、準(zhǔn)雙曲面機(jī)械臂等定制產(chǎn)品，均已到達(dá)世界領(lǐng)先水平。

　　目前，智同科技已具備年產(chǎn)7萬臺CRV減速機(jī)的產(chǎn)能，在國內(nèi)外數(shù)十家工業(yè)機(jī)器人及自動化廠商實(shí)現(xiàn)批量銷售及應(yīng)用。此外，智同科技深耕工程機(jī)械、建筑機(jī)械領(lǐng)域，其行星減速機(jī)產(chǎn)品在智同工大研究院的技術(shù)理論的有力支撐下不斷升級迭代，已實(shí)現(xiàn)在通用減速機(jī)高端市場中與國外廠商的對標(biāo)和替代。

　　以完整體系駛向星辰大海

　　據(jù)介紹，在國內(nèi)頂級減速機(jī)專家團(tuán)隊(duì)引領(lǐng)科研方向的強(qiáng)大助力下，智同科技基于正向設(shè)計(jì)能力，實(shí)現(xiàn)了科研成果的快速產(chǎn)品化。目前，智同科技已掌握多項(xiàng)核心工藝與技術(shù)專利，形成了產(chǎn)學(xué)研用深度結(jié)合的技術(shù)研發(fā)制造體系。

　　完善的科研體系、強(qiáng)大的產(chǎn)品力與規(guī)模化生產(chǎn)能力，也為智同科技吸引到了更多投資機(jī)構(gòu)的關(guān)注。近日，智同科技完成數(shù)億元股權(quán)融資，投資方包括亦莊產(chǎn)投、智友科學(xué)家基金、京城機(jī)電、恩利資本和慧眼資本等。

　　配天機(jī)器人總經(jīng)理索利洋表示：“智同科技CRV減速機(jī)已在配天機(jī)器人的主流型號及定制化產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)批量應(yīng)用，切實(shí)提升了工業(yè)機(jī)器人核心零部件的國產(chǎn)化率，并提高了國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的綜合市場競爭力。”

　　亦莊產(chǎn)投總經(jīng)理唐雪峰表示：“機(jī)器人與智能制造產(chǎn)業(yè)是北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)四大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一。專精特新基金以服務(wù)經(jīng)開區(qū)科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展為使命，對于智同科技等符合國家戰(zhàn)略方向、在工業(yè)機(jī)器人核心零部件的國產(chǎn)化實(shí)現(xiàn)重大突破的企業(yè)，在產(chǎn)能爬坡的關(guān)鍵窗口期給予支持義不容辭。”

　　北京航空航天大學(xué)機(jī)器人研究所名譽(yù)所長、原“十五”國家863機(jī)器人技術(shù)主題專家組組長王田苗教授表示：“作為科學(xué)家，在科技創(chuàng)新領(lǐng)域要有鍥而不舍、勇攀高峰、敢為人先的責(zé)任使命感與創(chuàng)新精神，我個人對張躍明教授在精密傳動領(lǐng)域堅(jiān)持自主創(chuàng)新的科學(xué)家擔(dān)當(dāng)與攻關(guān)成果表示高度認(rèn)同。”“作為中關(guān)村智友科學(xué)家基金的發(fā)起人，我攜團(tuán)隊(duì)對國內(nèi)機(jī)器人行業(yè)進(jìn)行了大量走訪調(diào)研。了解到智同科技的高精密減速機(jī)在國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人本體廠商中得到了十家以上大量配套應(yīng)用;產(chǎn)品品質(zhì)已達(dá)到國外一線廠商水平;基本實(shí)現(xiàn)了高精密擺線針輪減速機(jī)領(lǐng)域的國產(chǎn)替代。”

　　張躍明教授表示，作為目前國內(nèi)領(lǐng)先的減速機(jī)研發(fā)制造商，智同科技將致力于打造國產(chǎn)減速機(jī)領(lǐng)軍品牌，成為“擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的世界領(lǐng)先智能機(jī)器人傳動整體解決方案供應(yīng)商”。