一个巴掌大小的零件,却要扛住机器人十年高负荷运转的“折磨”——这是谐波减速器,人形机器人的核心“关节”。3月4日,在位于武汉经开区的武汉泛洲精密科技股份有限公司(以下简称“泛洲精密”)实验室,研发人员正在对一款谐波减速器样品做性能测试。
泛洲精密是一家专注于汽车传动系统精密冲压零部件研发、生产的民营企业,其精冲拨叉和驻车产品在自主品牌乘用车领域占有率全国第一。公司先后入选国家高新技术、省专精特新企业,荣获国家技术发明奖二等奖、省科学技术一等奖等奖项,参与起草2项国家标准,拥有省企业技术中心和国家认证的CNAS实验室,先后获批8项发明专利、86项实用新型专利。
为何从稳坐国内汽车拨叉市场头把交椅,决心进军机器人领域?在泛洲精密精冲事业部总经理李贝看来,人形机器人有望成为继智能手机、新能源汽车后的又一个划时代的颠覆性产品,其发展潜力大、应用前景广,是未来产业的新赛道。
行业相关数据显示,一台人形机器人的所有关节部位需要20余个减速器,其中谐波减速器占比达到了70%。李贝算了一笔账:若人形机器人年需求达100万台,按目前产能计算谐波减速器缺口将超千万台。“现在不布局,未来连赛道都挤不进。”
据悉,谐波减速器属于精密传动重要部件。在汽车零部件领域,泛洲精密正在批量生产传动系统行星减速机构产品,该款汽车零部件与机器人谐波减速器在功能上具有相似性,但机器人的谐波减速器要求更精密、更紧凑,制造工艺难度更高。
“机器人的关节,比汽车零件精度提升了一个数量级,就像是在绣花针上加工!”泛洲精密研发负责人代群拿着一个泛着金属光泽的谐波减速器介绍,汽车零部件的精度是“丝级”(0.01毫米),而谐波减速器需要达到“微米级”(0.001毫米)。他回忆,“前后历时一年,团队内部召开研讨会,外部邀请行业谐波传动专家培训支援,研发人员见缝插针查阅国内外文献资料,不断学习充电……”
代群说,齿形设计是研发中的另一道难关。最初,团队沿用传统的渐开线齿形,但传动精度始终卡在“最后一微米”。“生物的齿形特点各异,经过了数亿年的进化,为什么不能模仿自然?”团队另辟蹊径,用计算机模拟数十种生物齿形,自主研发设计出独特的仿生齿形方案,使刚轮与柔轮之间的啮合精度提高,产品的整体传动效率和稳定性也随之提升。
耐久性是谐波减速器的“命门”。国际顶尖产品寿命达1万小时,而国产产品常止步于7000小时。泛洲精密通过优化齿形设计和应用表面处理技术,来解决谐波减速器寿命问题。为了验证改进的效果,代群翻出汽车变速器测试的老本行,带着团队设计动力系统、编写控制程序,自主研发了耐久测试台。
“我们坚持生产一代、开发一代、研究一代。2022年公司启动的高端蒸汽节能阀门项目,今年将迎来量产,预计全年较上一年营收将增长8%~10%。”李贝说,目前最新研发的人形机器人谐波减速器产品已完成产品设计、样品制造,正进入测试关键阶段,预计2026年将迎来量产,成为公司又一新的利润增长点。
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