工業(yè)機器人廣泛應用于汽車制造、電器設備生產(chǎn)、食品機械加工等產(chǎn)業(yè)制造上，隨著我國人工費用的增長，機器人替代人工的趨勢越來越明顯，而機器人生產(chǎn)出來的產(chǎn)品一致性好、裝配精度高等優(yōu)點也越來越受到廠商的重視。

目前，全球機器人的成本主要構(gòu)成為：減速機35%左右，伺服機20%左右，控制系統(tǒng)15%左右，機器人本體的機械加工只占15%左右。全球高端機器人主要由ABB、Fanuc和Kuka等少數(shù)幾家國際機器人公司控制，而它們所使用的精密減速75%為日本公司制造。

機器人行業(yè)應用的精密減速機可分為三種：RV減速機、諧波減速機和 行星減速機，三者在市場的上的份額占比約為：40%、40%、20%。

在關(guān)節(jié)型機器人中，一般將RV減速器放置在機座、大臂、肩部等重負載的位置，諧波減速器一般放置在小臂、腕部或手部。

RV減速器是旋轉(zhuǎn)矢量（Rotary Vector）減速器的簡稱，由日本發(fā)明，它是傳統(tǒng)擺線針輪和行星齒輪傳動裝置的一個新的混合種，RV減速器的傳動比較大（30-260）。

RV減速機的原理很早就已經(jīng)公開，而且未有專利保護，這和我們大家一直聽到的有所出入，但是整個行業(yè)RV減速機80%市場仍由日本占據(jù)，主要品牌是納博特斯克和住友。

RV減速器結(jié)構(gòu)

RV減速機的傳動裝置是由漸開線圓柱齒輪行星減速機構(gòu)和第二級擺線針輪行星減速機構(gòu)兩部分組成，為一封閉差動輪系。

主動的太陽輪1與輸入軸相連，如果漸開線中心輪1順時針方向旋轉(zhuǎn)，它將帶動三個呈120°布置的行星輪2在繞中心輪軸心公轉(zhuǎn)的同時還有逆時針方向自轉(zhuǎn)，三個曲柄軸3與行星輪2相固連而同速轉(zhuǎn)動，兩片相位差180°的擺線輪4鉸接在三個曲柄軸上，并與固定的針輪相嚙合，在其軸線繞針輪軸線公轉(zhuǎn)的同時，還將反方向自轉(zhuǎn)，即順時針轉(zhuǎn)動。輸出機構(gòu)(即行星架)6由裝在其上的三對曲柄軸支撐軸承來推動，把擺線輪上的自轉(zhuǎn)矢量以1:1的速比傳遞出來。（如下圖）

RV-E是兩級減速齒輪，減速是輸入齒輪和正齒輪的外嚙合，三個正齒輪(spur gear)以120°的間隔對稱于輸出軸。

第二級減速透過正齒輪驅(qū)動偏心軸，帶動安裝在偏心軸上的RV齒輪，引起兩個RV齒輪的偏心運動。兩個RV齒輪以180°的相位差帶動輸出軸，以提供平衡載荷。

RV-C是兩級減速齒輪，減速靠輸入齒輪和中心齒輪的外嚙合，然后第二中心齒輪與正齒輪的外嚙合。三個正齒輪以120°的間隔對稱于輸出軸。

第二級減速透過正齒輪驅(qū)動偏心軸，帶動安裝在偏心軸上的RV齒輪，引起兩個RV齒輪的偏心運動。兩個RV齒輪以180°的相位差帶動輸出軸，以提供平衡載荷。

RV的減速原理

在外殼的內(nèi)環(huán)圈內(nèi)裝有圓柱形的滾針，ＲＶ齒輪的偏心運動引起滾針與擺線形ＲＶ輪齒的嚙合和脫離，產(chǎn)生多組ＲＶ輪齒與滾針同時嚙合，提高負載能力。 由于ＲＶ齒數(shù)比滾針少１個數(shù)目，因此當偏心軸旋轉(zhuǎn)一周時，如果固定外殼 (case)，則ＲＶ齒輪與輸入軸同向轉(zhuǎn)１個齒的角度。

輸出端可以是傳動軸（shaft）或外殼(case)。如果外殼固定，則傳動軸為輸出，輸出為同方向。如果傳動軸固定，外殼為輸出，輸出的方向恰好相反。更換固定和輸出部件，可以得到不同的傳動比。

RV減速機難點

RV減速器制造核心難點在各項工藝的密切配合，包括：齒面熱處理、加工精度、零件對稱性、成組技術(shù)、裝配精度等，這些工藝總裝公差總分配帶來的結(jié)果是產(chǎn)品的磨損和壽命。

國內(nèi)RV減速機廠家主要有南通振康和恒豐泰，南通振康2017年的年產(chǎn)量達到200多臺，產(chǎn)品已被多家機器人廠商試用，包括國外的ABB、KUKA、發(fā)那科以及國內(nèi)的埃夫特、埃斯頓等企業(yè)等。

減速機實現(xiàn)減速是通過大小齒輪之間傳動，其轉(zhuǎn)速與齒數(shù)成反比的簡單原理來實現(xiàn)的。但是要實現(xiàn)大的傳動比，如果用我們平常看到的圓柱齒輪，那整個齒輪速器的體積將會非常大，如果要做到盡量小的體積，怎么辦呢？

諧波減速機就是把齒輪內(nèi)嵌進去！

諧波減速機（harmonic gear drive ）主要由波發(fā)生器、柔性齒輪、柔性軸承、剛性齒輪四個基本構(gòu)件組成。

諧波減速機結(jié)構(gòu)

諧波傳動減速器，是一種靠波發(fā)生器裝配上柔性軸承使柔性齒輪產(chǎn)生可控彈性變形，并與剛性齒輪相嚙合來傳遞運動和動力的齒輪傳動。（如下圖）

解析概括為四個點：

馬達軸連接波發(fā)生器，機械手臂連接柔性齒輪圈的硬底座

柔性齒輪圈比剛性齒輪圈少N個齒輪位

波發(fā)生器轉(zhuǎn)一圈，柔性齒輪圈移動N個齒輪位

可以達到很高的減速比

因此諧波減速機的技術(shù)難點主要體現(xiàn)在柔輪壽命和加工精度上。

1970年10月，長谷川齒車株式會社與美國USM公司達成協(xié)議雙方各出資50%，在東京都大田區(qū)南六鄉(xiāng)3丁目24番13號成立了Harmonic Drive Systems Inc（哈默納科）。這家公司2002年和2004年分別在德國和美國上市發(fā)行股票，成立德國和美國子公司，分別負責歐美地區(qū)的產(chǎn)品銷售。哈默納科日本公司、德國公司、美國公司基本壟斷了全球諧波減速機市場。

我國從1961年開始諧波傳動方面的研制工作。到目前為止，我國幾十家單位從事這方面的研究和生產(chǎn)工作，并先后研制成了多種類型的諧波齒輪傳動裝置。我國現(xiàn)階段的諧波傳動裝置的制造能力只相當于日本八十年代的水平，國內(nèi)諧波傳動產(chǎn)業(yè)存在的主要問題是規(guī)模偏小，且產(chǎn)品種類少，研究開發(fā)人員和投入不足等。

總的來說，我國在精密減速機方面受制于材料和精密度加工兩大領(lǐng)域。