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2024年，是人形机器人的高光时刻，也被称为人形机器人元年。

人形机器人的大火，一方面得益于科技巨头企业的入局，另一方面也有赖于近年来研发技术的成熟，和AI人工智能技术、硬件技术的发展密不可分。
人形机器人核心零部件中，控制器是机器人的大脑，伺服电机是机器人的动力中枢，精密减速机则是机器人的肌腱和关节。从构成上看，精密减速机的价值量占机器人本体的30%~40%左右，成本占35%左右，是人形机器人本体中最重要的核心零部件。
如果说AI大模型决定了人形机器人多模态交互、融合感知、自主决策等能力，那么精密减速机则决定了人形机器人的运动性、灵活性、轻便性等能力。
就现阶段来看，大模型想要在人形机器人领域大展神通，至少还要解决“数学模型和物理模型统一”这个难题，而真正决定人形机器人科学壁垒的，是精密减速机的研发和生产，这也将会成为未来人形机器人软硬件技术之间难以逾越的鸿沟。 

图 谐波减速机

精密减速机分为谐波减速机和RV减速机，工业机器人的基座、大臂、肩部等重负载部位多使用RV减速机，谐波减速机主要适用于人形机器人的手臂、关节上。人形机器人的自由度越高，则关节越多，谐波减速机用量也将呈现数量级增长。特斯拉新一代人形机器人Optimus，全身自由度42个，搭载28台减速机，其中谐波减速机用量高达20台，占减速机总量的71.4%。天链机器人的人形机器人，全身自由度71个，搭载谐波减速机高达41台，占减速机总量的57.7%。从当前行业中的两家知名企业来看，谐波减速机在人形机器人的研发与应用上不容小觑。 

图 天链机器人参数

已知人体共有约 78 个已命名关节，其中肘关节、腕关节、指关节、腿关节、趾关节等部位共有60个，因其灵活度高、体积小，适用谐波减速机，而人形机器人想要实现接近人体的灵活度和自由度，那么谐波减速机的用量将是非常可观的。
机器人用谐波减速机多为精密级减速机，精度等级位于2级及以上。这就要求谐波减速机具备长寿命和高精度。
如何在确保高精度的前提下，提高谐波减速机抗疲劳能力和寿命，一直是川机器人（835015）的首要研发任务。川机器人是四川福德机器人股份有限公司的简称，作为国内领先的谐波减速机制造商之一，始终坚持创新与研发，致力于谐波减速机的自研生产。
川机器人基于谐波传动的基本理论，根据实际工作要求确定柔轮齿形及整体结构、柔轮变形曲线、波发生器轮廓曲线、刚轮齿形及刚轮整体结构。并对易于发生疲劳破坏的柔轮进行疲劳强度校核。经过理论校核，判断柔轮疲劳强度满足要求。建立刚柔轮系统三维模型，依据谐波减速机实际工作状况，建立有限元模型，针对柔轮大变形和啮合传动特性，研究刚柔轮系统装配过程和额定负载下啮合过程的仿真分析。经过分析，确定柔轮在装配和啮合过程中的变形、节点位移和应力分布是否合理，刚柔轮系统各零部件之间的位置关系是否符合实际情况，进而确保整个系统传动精度较高，具备较好的工作性能。最终实现小体积、高承载、高精密谐波减速机研发。

同时，川机器人利用多功能摩擦磨损测试仪进行配副摩擦磨损试验得到摩擦系数、磨损深度以及检测固体润滑膜脱落的声发射电压曲线等。通过试验研究试样在大气中不同载荷、滑动速度、变形量、粗糙度以及润滑方式下的摩擦磨损性能，分析不同条件下的磨损机制。最终形成谐波减速机刚柔论系统疲劳破坏及摩擦磨损实验与分析方法，应用于柔轮的疲劳寿命预测以及柔轮结构优化设计，保证谐波传动高效率、高精度地运行。
经过各项优化设计，川机器人形成自主知识产权的RS圆弧3D齿形，有效提高了齿轮的啮合精度，多达25%～30%的齿啮合比例；通过表面纳米强化润滑技术，提高摩擦磨损性能，齿轮硬度提高HRC2.5~3.5，寿命可达15000小时以上，背隙小于10弧秒；通过柔轮疲劳寿命优化设计、优化柔轮材料以及热处理工艺，实现谐波减速机微型化研发，提高了减速机承载扭矩与刚性，达到支撑超轻量一体化关节运行的条件。
川机器人谐波减速机微型化研发，主要新增设计了03、05、08、11四个机型，每款型号配备不同的输入输出方式（轴和法兰），且根据不同扭力和速度设置30，50，80，100减速比。这些新型减速机在保持高性能的同时，更加注重了与人形机器人的匹配性。
其中，03主要用于机器人灵巧手的指关节，外径最小可以做到Ø12mm，远小于成年人指关节直径Ø15~20mm。由于其尺寸小巧、精度高，能够满足灵巧手对于精确抓握和操作的需求。05和08则主要用于腕关节，它们具有较大的扭矩和较高的传动效率，能够确保机器人在复杂环境下的稳定操作。而11则用于肘关节，其大扭矩、高刚性的特点使得机器人能够完成更加复杂的任务。 

图 川机器人（835015）微型谐波减速机

考虑到人形机器人的需求，2025年全球谐波减速机市场空间有望达到147.5亿元。这一预测不仅反映了市场规模的扩大，更突显了谐波减速机在人形机器人技术中的重要地位。
从技术角度来看，谐波减速机的精密性和高效性使其成为人形机器人关键部件之一。随着人形机器人对运动精度和稳定性的要求越来越高，谐波减速机的需求也相应增加。其独特的传动原理能够实现高扭矩、低噪音和平稳的运动输出，这对于模拟人类动作的人形机器人来说至关重要。此外，谐波减速机的紧凑设计也使其适用于人形机器人有限的空间布局，为机器人的设计和生产提供了更大的灵活性。
在研发方面，谐波减速机的持续创新是推动人形机器人技术进步的关键因素之一。随着材料科学、制造工艺和控制技术的不断发展，川机器人谐波减速机的性能也在不断提升，更多新型材料的应用使得谐波减速机能够在更轻的重量下实现更高的强度和耐磨性。同时，先进的制造工艺和精密加工技术也提高了谐波减速机的生产效率，从而降低了成本并加速了人形机器人的商业化进程。
我们有理由相信，随着技术的不断进步和市场的持续扩大，谐波减速机将在人形机器人行业中发挥更加重要的作用。这不仅能够推动人形机器人性能的提升和功能的拓展，还有望为整个机器人产业带来新的增长点和发展机遇。而川机器人作为国内领先的谐波减速机制造商之一，将继续致力于谐波减速机的技术研发和创新，为推动我国人形机器人事业的发展贡献更多力量。