在(zai)當今(jin)制(zhi)造(zao)業(ye)向智(zhi)能化、自(zi)動化(hua)快速(su)轉(zhuan)型(xing)的(de)進(jin)程中，工(gong)業機器(qi)人(ren)作(zuo)為(wei)核心裝備，其(qi)性能的(de)優劣(lie)直接(jie)關系到生(sheng)產效(xiao)率與產(chan)品(pin)質(zhi)量。電機諧(xie)波(bo)傳動技術憑(ping)借其(qi)特別(bie)的(de)減(jian)速(su)機制(zhi)，在(zai)工(gong)業機器(qi)人(ren)關節(jie)驅(qu)動領域(yu)發揮(hui)著(zhe)不(bu)可(ke)替代的(de)作(zuo)用(yong)。深(shen)入(ru)研(yan)究其應用(yong)與(yu)優勢，對於(yu)推(tui)動工(gong)業機器(qi)人(ren)技術的(de)進(jin)步和產業升(sheng)級具(ju)有(you)重要意義(yi)。
電機諧(xie)波(bo)傳動基(ji)於柔輪的(de)彈(dan)性(xing)變(bian)形原理實(shi)現(xian)運動和動力的(de)傳遞。其(qi)核心部件(jian)包(bao)括波(bo)發生(sheng)器(qi)、柔(rou)輪和剛(gang)輪。波(bo)發生(sheng)器(qi)旋(xuan)轉(zhuan)時，迫(po)使(shi)柔(rou)輪產生(sheng)可控(kong)的(de)彈(dan)性(xing)變(bian)形，使(shi)柔(rou)輪與剛(gang)輪在(zai)特(te)定(ding)位(wei)置嚙(nie)合(he)，從(cong)而(er)實(shi)現(xian)減速(su)增(zeng)扭(niu)的(de)功(gong)能。這種傳動方式(shi)突破了(le)傳統齒(chi)輪(lun)傳動依(yi)靠剛(gang)性體嚙(nie)合(he)的(de)限(xian)制(zhi)，具(ju)有(you)傳動比(bi)大(da)、體積(ji)小(xiao)、重量輕(qing)、精度高(gao)等(deng)顯著特(te)點。
電(dian)機諧(xie)波(bo)傳動在(zai)工(gong)業機器(qi)人(ren)中(zhong)的(de)應(ying)用(yong)
（壹）機器(qi)人(ren)關節(jie)驅(qu)動
工(gong)業機器(qi)人(ren)的(de)各(ge)個(ge)關節(jie)需(xu)要實(shi)現(xian)精確(que)的(de)運(yun)動和定位(wei)，電機諧(xie)波(bo)傳動憑(ping)借其(qi)高減(jian)速(su)比(bi)和緊(jin)湊(cou)的(de)結構，成為(wei)關節(jie)驅(qu)動的(de)理想(xiang)選(xuan)擇(ze)。在(zai)機器(qi)人(ren)的(de)末(mo)端(duan)執(zhi)行器(qi)中(zhong)，諧(xie)波(bo)減(jian)速(su)器(qi)能夠直接(jie)驅動夾(jia)爪或工(gong)具，實(shi)現(xian)微米(mi)級的(de)定(ding)位(wei)精度。例(li)如(ru)在(zai)3C電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)的(de)裝配(pei)線(xian)上(shang)，機器(qi)人(ren)需(xu)要準確(que)地(di)將微小(xiao)的(de)電(dian)子(zi)元(yuan)件(jian)安(an)裝到電(dian)路板(ban)上(shang)，諧(xie)波(bo)傳動系(xi)統可以將電機的(de)高(gao)速(su)旋(xuan)轉(zhuan)轉化為(wei)低速(su)高(gao)扭(niu)矩的(de)輸出，確保(bao)螺絲擰緊(jin)扭(niu)矩的(de)精(jing)準控(kong)制(zhi)，避免因(yin)扭(niu)矩過(guo)大(da)或(huo)過(guo)小(xiao)導致(zhi)元件(jian)損(sun)壞或裝配(pei)松動。
在(zai)機器(qi)人(ren)的(de)小(xiao)臂、手(shou)腕等(deng)關節(jie)，諧(xie)波(bo)傳動替代傳統的(de)RV減(jian)速(su)器(qi)，能夠減輕(qing)整體重量20%—30%，提高機器(qi)人(ren)的(de)動態(tai)響應(ying)速(su)度(du)。這使(shi)得機器(qi)人(ren)在(zai)執(zhi)行復雜動作(zuo)時更加(jia)靈(ling)活(huo)，能夠快速(su)適應不(bu)同(tong)的(de)工(gong)作任(ren)務。
（二）高精度運(yun)動控(kong)制(zhi)
工(gong)業機器(qi)人(ren)在(zai)執(zhi)行壹些(xie)對精(jing)度(du)要求(qiu)很(hen)高的(de)任(ren)務(wu)時(shi)，如(ru)焊(han)接(jie)、切割等(deng)，需(xu)要精確(que)的(de)軌(gui)跡跟(gen)蹤(zong)和振動抑(yi)制(zhi)能力。電機諧(xie)波(bo)傳動系(xi)統具有(you)優異(yi)的(de)運(yun)動控(kong)制(zhi)性(xing)能，能夠將電機轉(zhuan)速(su)波(bo)動降(jiang)低至(zhi)±0.1弧(hu)分以內，確保(bao)焊(han)接(jie)機器(qi)人(ren)焊(han)縫(feng)的(de)直(zhi)線(xian)度(du)誤(wu)差(cha)小(xiao)於0.1mm/m。
同(tong)時，柔(rou)輪的(de)彈(dan)性(xing)變(bian)形特性可以(yi)吸收30%以(yi)上(shang)的(de)沖(chong)擊載荷，有(you)效抑(yi)制(zhi)機器(qi)人(ren)在(zai)運(yun)動過(guo)程中產(chan)生(sheng)的(de)振(zhen)動，提高運動的(de)平穩(wen)性和穩定性(xing)。這不(bu)僅(jin)有(you)助於(yu)提高加(jia)工(gong)質(zhi)量，還能延長機器(qi)人(ren)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命。
（三(san)）特(te)殊工(gong)況適配(pei)
在(zai)壹些(xie)特殊(shu)的(de)工(gong)業環境(jing)中(zhong)，如(ru)真(zhen)空(kong)環境(jing)、核輻射(she)場景等，工(gong)業機器(qi)人(ren)需(xu)要具備(bei)特殊(shu)的(de)性(xing)能。電機諧(xie)波(bo)傳動可(ke)以通(tong)過(guo)采用(yong)特(te)殊(shu)的(de)材(cai)料和結構設計，適應這些(xie)惡劣(lie)的(de)工(gong)況。
例(li)如(ru)，在(zai)半導體晶圓(yuan)搬運(yun)機器(qi)人(ren)中(zhong)，采用(yong)無(wu)潤滑脂(zhi)設計的(de)諧(xie)波(bo)減(jian)速(su)器(qi)可(ke)以實(shi)現(xian)10⁻⁶Pa 級真(zhen)空(kong)環境(jing)下的(de)可(ke)靠運行。在(zai)核輻射(she)場景中，經(jing)過(guo)特(te)殊材(cai)料塗(tu)層(ceng)處(chu)理的(de)諧(xie)波(bo)傳動裝置，可(ke)承受(shou)10⁶Gy的(de)累(lei)計(ji)輻(fu)射劑(ji)量，確保(bao)機器(qi)人(ren)在(zai)核設施中的(de)安(an)全(quan)運(yun)行(xing)。
電機諧(xie)波(bo)傳動在(zai)工(gong)業機器(qi)人(ren)中(zhong)的(de)優勢
（壹）結構與性(xing)能優勢
1.高減(jian)速(su)比(bi)：單(dan)級(ji)傳動比(bi)可達50—500，相(xiang)比(bi)傳統減(jian)速(su)器(qi)，在(zai)實(shi)現(xian)相同(tong)減(jian)速(su)效(xiao)果(guo)的(de)情(qing)況(kuang)下，體積(ji)可(ke)縮小(xiao)60%，重量減輕(qing)40%。這使(shi)得機器(qi)人(ren)的(de)結構更加(jia)緊(jin)湊(cou)，節(jie)省(sheng)了(le)安(an)裝空間。
2.高精度(du)：齒(chi)距(ju)誤(wu)差≤1μm，重復定位(wei)精度±1弧(hu)秒，能夠滿足半導體檢測(ce)設備等對精(jing)度(du)要求(qiu)很(hen)高的(de)應(ying)用(yong)場景。
3.零(ling)背(bei)隙：柔輪(lun)與剛(gang)輪的(de)彈(dan)性(xing)嚙(nie)合(he)消(xiao)除(chu)了(le)機械間隙，確保(bao)機器(qi)人(ren)末(mo)端(duan)工(gong)具的(de)絕(jue)對定(ding)位(wei)精度，提高了(le)機器(qi)人(ren)的(de)運(yun)動精(jing)度和重復性。
（二(er)）動態(tai)響應(ying)特性
1.高(gao)加(jia)速(su)能力：轉動慣(guan)量較RV減速(su)器(qi)降(jiang)低70%，使(shi)機器(qi)人(ren)關節(jie)加(jia)速(su)度(du)突(tu)破1000rad/s²，能夠快速(su)響應(ying)控制(zhi)指(zhi)令(ling)，實(shi)現(xian)高速(su)運(yun)動。
2.快速(su)啟(qi)停(ting)：諧(xie)波(bo)傳動系(xi)統的(de)響應(ying)時間≤5ms，適應0.1ms級(ji)的(de)實(shi)時控(kong)制(zhi)需(xu)求(qiu)，提高了(le)機器(qi)人(ren)的(de)工(gong)作效(xiao)率和生(sheng)產節(jie)拍(pai)。
（三(san)）環境(jing)適應性(xing)
1.溫(wen)度(du)範(fan)圍：工(gong)作溫(wen)度(du)-40℃至(zhi)+120℃，特(te)殊塗(tu)層(ceng)處(chu)理後可(ke)在(zai)-196℃液(ye)氮(dan)環境(jing)穩(wen)定(ding)運(yun)行，適用(yong)於(yu)各(ge)種溫(wen)度(du)環境(jing)。
2.抗沖(chong)擊能力：柔輪的(de)彈(dan)性(xing)變(bian)形可承受(shou)500g的(de)峰(feng)值加(jia)速(su)度(du)沖(chong)擊，滿(man)足(zu)物流(liu)分揀機器(qi)人(ren)等(deng)高強度作(zuo)業(ye)需(xu)求(qiu)，提高了(le)機器(qi)人(ren)的(de)可(ke)靠性和耐用(yong)性(xing)。
行(xing)業應用(yong)案例(li)
（壹）汽(qi)車(che)制(zhi)造(zao)
特(te)斯拉(la)上(shang)海工(gong)廠采用(yong)諧(xie)波(bo)傳動機器(qi)人(ren)實(shi)現(xian)0.4秒/件(jian)的(de)電(dian)池(chi)模(mo)組裝配(pei)速(su)度(du)，故(gu)障率低於(yu)0.01%。諧(xie)波(bo)傳動的(de)高(gao)精(jing)度(du)和高可靠性確保(bao)了(le)電(dian)池(chi)模(mo)組(zu)裝配(pei)的(de)質(zhi)量和壹致性(xing)，提高了(le)汽(qi)車(che)生(sheng)產的(de)效(xiao)率和質(zhi)量。
（二）醫(yi)療手術(shu)
達芬(fen)奇手術(shu)機器(qi)人(ren)通(tong)過(guo)諧(xie)波(bo)減(jian)速(su)器(qi)驅(qu)動器(qi)械末端(duan)，定位(wei)精度達0.02mm，助(zhu)力微創手術普(pu)及(ji)。諧(xie)波(bo)傳動的(de)小(xiao)體積(ji)和高精度(du)特性(xing)，使(shi)得手術(shu)機器(qi)人(ren)能夠在(zai)狹小(xiao)的(de)手(shou)術(shu)空(kong)間內進(jin)行精確(que)操作，減(jian)少(shao)手(shou)術(shu)創(chuang)傷(shang)，提高手術成功率。
（三）航空航天
波(bo)音(yin)787客機機翼裝配(pei)線(xian)中(zhong)，諧(xie)波(bo)傳動機器(qi)人(ren)實(shi)現(xian)±0.05mm的(de)孔(kong)位(wei)精度，裝配(pei)效(xiao)率提升40%。諧(xie)波(bo)傳動的(de)高(gao)精(jing)度(du)和高穩定(ding)性滿(man)足(zu)了(le)航空航天領域(yu)對零(ling)部件(jian)加(jia)工(gong)和裝配(pei)的(de)嚴(yan)格(ge)要求(qiu)，推動了(le)航空航天制(zhi)造(zao)業(ye)的(de)發展(zhan)。
技術發展(zhan)趨勢
（壹）材(cai)料創(chuang)新
碳纖(xian)維(wei)增強復合材(cai)料柔(rou)輪將負(fu)載能力提升3倍(bei)，重量減輕(qing)50%；納米(mi)晶合(he)金材(cai)料使(shi)傳動效(xiao)率突破95%，溫(wen)升(sheng)降(jiang)低20℃。新型(xing)材(cai)料的(de)應(ying)用(yong)將進(jin)壹步提高諧(xie)波(bo)傳動的(de)性(xing)能和可靠性。
（二）制(zhi)造(zao)工(gong)藝升(sheng)級
五軸(zhou)聯(lian)動磨齒(chi)技術將齒(chi)形(xing)精(jing)度(du)提升至(zhi)ISO 3級(ji)，表面粗(cu)糙度Ra≤0.02μm；3D打(da)印技術實(shi)現(xian)柔輪(lun)的(de)壹體化(hua)成型，生(sheng)產周(zhou)期(qi)縮短70%。先進(jin)的(de)制(zhi)造(zao)工(gong)藝將提高諧(xie)波(bo)傳動的(de)制(zhi)造(zao)精(jing)度和生(sheng)產效(xiao)率，降(jiang)低成本。
（三）智能化融合
內(nei)置(zhi)傳感器(qi)實(shi)時監(jian)測(ce)柔輪(lun)變(bian)形(xing)量，預測(ce)性維(wei)護系統(tong)將故障預警提前(qian)至(zhi)14天(tian)；數字(zi)孿(luan)生(sheng)技術優化(hua)傳動參(can)數，使(shi)機器(qi)人(ren)能效比提升15%。智能化技術的(de)應(ying)用(yong)將實(shi)現(xian)諧(xie)波(bo)傳動的(de)智(zhi)能監測(ce)、診斷(duan)和優化(hua)，提高機器(qi)人(ren)的(de)運(yun)行(xing)效(xiao)率和可靠性。
