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工业机器人精密减速器的应用及现状

作者：熊嘉豪张广宇孙启凡

来源：《科技风》2021年第07期

摘要：工业机器人精密减速器是机器人控制系统中的核心零部件，由于工业机器人的末端

执行器速度较高，需要减速器来提高机械手的控制精度。我国的减速器发展起步较晚，受到数

控机床加工精度的限制，很难生产高精度的减速器，减速器的市场份额大部分都被国外市场垄

断。随着国家提出大力支持科技创新和技术创新，摆脱核心技术受制于人的现状，我国减速器

将迎来重大的发展机遇。

关键词：控制精度;工业机器人;减速器;科技创新

Abstract：

system.Duetothehighspeedoftheendeffectoroftheindustrialrobot，areducerisrequiredto

improvethecontrolaccuracyofthemanipulator.Thedevelopmentofreducersinourcountrystarted

late.DuetothelimitationofthemachiningaccuracyofCNCmachinetools，itisdifficulttoproduce

high-precisionreducers.Mostofthemarketshareofreducersismonopolizedbyforeignmarkets.As

statusquothatcoretechnologyisrestrictedbyothers，mycountrysreducerwillfacecrucial

developmentopportunities.

Keywords：controlprecision;industrialrobot;reducer;technologyinnovation

机器人被誉为“位于制造业顶端的明珠”，机器人技术是推动国家工业化和智能化的重要引

擎。当前，中国处于产业升级的关键时期，也是重大的发展机遇期。机器人技术已经成为推动

中国产业转型的重要力量。我国的机器人行业经过多年的发展已经成为机器人生产和使用大

国，但是在工业机器人核心零部件减速器生产方面，我国仍然处于行业内较低的水平。本文详

细介绍了工业机器人减速器的分类和应用场合，并以RV减速器为例子，分析计算其传动比和

齿轮的基本参数。最后，本文展望未来，指出了我国减速器发展受制于人的原因和下一步发展

方向。只有尽快研究出高精密度的减速器，我们的国产机器人行业才能高质量的发展。

一、机器人减速器的分类

工业机器人的减速器主要有三种类型，分别是：谐波减速器、RV减速器、行星减速器三

种。RV减速器主要由第一级渐开线圆柱齿轮行星减速机构和第二级摆线针轮行星减速机构两

个部分构成。具有结构紧凑、震动小、能耗低、两级减速、圆盘稳定性较强的特点。比起单纯

的摆线针轮行星传动，其体积较小，而且过载能力强，输出轴的刚性大，目前被广泛的应用于

机器人的减速器之一。谐波减速器是一种利用柔性构件的弹性变形波来进行动力传动变换的新

型齿轮减速器。其组成部分主要有三种：谐波发生器、柔性轮和钢轮。谐波减速器具有结构简

单，传动精度高，传动比大，传动效率可以达到90%以上，在对机器人控制精度要求较高的场

合经常用到。行星减速器中心是由太阳轮组成，三个行星以太阳轮为中心进行旋转运动。其运

动方式类似于地球围绕太阳旋转。行星减速器具有体积较小，携带负载大，运行平稳，寿命长

的特点。是一种加工精度较高的减速器系统，可以达到军用的精度要求。由于其造价不高，也

在工业生产中得到了广泛的应用。

（一）RV减速器的原理

减速器主要用于机器人的RV关节运动中，对于机器人本体的工作末端影响至关重要。减

速器使得机器人具有相当高精度和准确可靠的运动。RV有两级减速齿轮，第一级减速是对输

入和输出齿轮进行外啮合，第二层减速通过正侧齿轮推动偏心轴，执行安装在偏心轴的RV齿

轮，RV齿轮将做偏心运动。相对于第一层来说，第二级的传动因为输入方向转速不高，所以

整体传送更加稳定。输出机构通过推力球轴承安装于外壳内部，支撑刚度大、承载能为强。相

对于传统的摆线传动来说，因为在整个结构两边都有法兰盘作为支撑，显著提升它的扭转刚性

承载能力。在目前现有的机器人当中，绝大部分是使用RV型的减速器。图