RV减速器和谐波减速器发展进程

谐波齿轮减速机主要由波发生器、柔性齿轮和刚性齿轮3个基本构件组成，依靠波发生器使柔性齿轮产生可控弹性变形，并与刚性齿轮相啮合来传递运动和动力，单级传动速比可达70～1000，借助柔轮变形可做到反转无侧隙啮合。与一般减速机比较，输出力矩相同时，谐波齿轮减速机的体积可减小2/3，重量可减轻1/2。柔轮承受较大的交变载荷，因而其材料的抗疲劳强度、加工和热处理要求较高，制造工艺复杂，柔轮性能是高品质谐波齿轮减速机的关键。

谐波减速器诞生于上世纪美苏月球探测时期，主要是为了解决航天运动机构对结构紧凑、质量轻、体积小而减速比大、传动效率高、传动精度高的减速器的迫切需求。谐波机械传动原理是前苏联工程师A.摩察尤唯金于1947年首次提出摩擦谐波传动实验模型，而美国的C.WaltonMusser根据空间应用需求于1953年发明了谐波减速机，美国专家麦修用试验的方法创出28.6直线齿廓谐波齿轮传动样品，取专利，完成系列化，他为了实现传动、避免干涉、工艺性：不得不齿厚减小1/8齿距，而把配偶齿槽加大1/8齿距、把齿廓曲线简化为直线。因此28.6直线齿廓，并非是谐波齿轮理论齿廓。而是通过实验测试，作图得到的。并于1955年获得美国专利，1960年在纽约展出谐波减速器实物。1961年谐波减速引入中国，国内开始在谐波减速机的设计、制造和应用方面展开了研究。主要包括刚轮、柔轮和波发生器等三个部件组成。

美国、日本和德国等航天工业强国均有专门从事空间谐波生产和研究的研究所及公司。著名的是HD公司，为了应对航天飞行器对空间谐波减速器的应用需求，设立了专门从事空间谐波减速器的研究部门，并开发出了系列化的航天用谐波减速器。目前，HD公司已成为全球谐波传动装置著名的生产商，且完成了谐波传动装置的标准化、系列化工作。目前，谐波传动系统有限公司研制的双圆弧齿廓产品中的超短杯型号CSD和SHD,其柔轮长度仅有常规谐波传动柔轮的1/3,既增加传动刚度，又大幅减轻了谐波减速器质量。20世纪90年代以来，英国、法国、德国、瑞士、瑞典等欧洲国家除了在机器人和数控机床等领域大量使用谐波传动外，也开始在卫星等空间机构开展了空间谐波传动的设计和应用研究。因此，欧美在谐波减速器的设计、制造、使用及空间润滑等方面积累了丰富的经验和理论基础。  

我国谐波传动技术的发展早可以追溯到20世纪60年代初。1961年上海纺织科学研究院将这一技术引入我国，初只是用于军事和航天等方面，直到20世纪80年代才逐渐开始民用。因此，小模数精密短筒柔轮谐波减速器是谐波传动的发展趋势。

与此同时（20世纪60年代）在我国航空工业部303精密研究所司光晨、张微元、林祖南、范又功4人明确了谐波齿轮传动机理：谐波齿轮传动副，是由三个构件（波发生器组件、钢轮、柔轮）组成的，经过一段时间研究和分析得出：啮合副的机理乃是两条（柔轮节曲线、刚轮节圆）共轭曲线，在波发生器组件作用下，作无滑动贴展运动；由此推出谐波齿轮传动三定律：一.传动比只与刚、柔周长差有关、波发生器波数有关与波发生器（如，双波凸轮、四滚轮、双偏心盘或凸轮…等）外形无关；二.节曲线与共轭齿形相关；三.共轭齿廓应有无数对一一对应。

此后,我国由李克美，范又功等一批老科学家们组成七人攻关小组从前苏联积极引进并研究发展该项技术,1983年成立了北京谐波研究所,1984年"谐波减速器标准系列产品"在北京通过鉴定,1993年制定了GB/T14118-93谐波传动减速器标准,并且在理论研究、试制和应用方面取得了较大的成绩,成为早掌握该项技术的国家之一。

随着第四次工业革命的高潮到来，智能软件与机器人的关节部件的传动装置，其中软件已较成熟(已集成化、模块化、标准化),关键的问题是关节部件传动的机理、制造和高级工匠。

中国企业相比国外起步晚了20年，在质量控制和工艺上与国际品牌仍有差距，在无法判断质量差异的情况下，机器人企业都优先选择国外品牌产品。

另外，我国严重缺乏制造减速机的高端装备，国产减速机很难加速量产，这导致产品成本居高不下，与国际品牌翻倍卖给国产机器人公司的价格相比，没有价格优势，抑制了中国减速机企业研发投入。

正因如此，至今国际减速机企业仍在施行有差别供货策略。如纳博特斯克、哈默纳科在供货给ABB、发那科、安川、库卡等国际主流机器人整机厂商供货时，售价则是ABB等企业采购价的2-4倍，大幅压缩了本土机器人企业的利润空间。

为了更好满足国产机器人的需求，市场涌现出了一批中国减速机厂家，在2018年多达上百家，该年也被称为中国减速机元年。

但由于技术沉淀少、行业积累少、成本高、市场拓展难等原因，目前专注于机器人领域减速机的厂家已不多，行业也发出了“真正有产品上市的国产减速器企业已经不超过10家”的论断。

德国人LorenzBaraen于1926年提出摆线针轮行星齿轮传动原理，日本帝人株式会社（TEIJINSEIKICo.，Ltd）于20世纪80年代率先开发了RV减速机。RV减速机由一个行星齿轮减速机的前级和一个摆线针轮减速机的后级组成。相比于谐波齿轮减速机，RV减速机具有更好的回转精度和精度保持性。

1931年 劳伦兹·勃朗在德国慕尼黑创建了“赛古乐”股份有限公司，先开始了摆线减速器的制造和销售；

1939年，日本住友公司和“赛古乐”公司签订了技术合作协议，并生产销售；

1944年，日本帝人精机成立，这个未来的RV减速机霸主，在飞机制造、纺织机械、机床等多个行业硕果累累；

1950年-1960年，摆线磨床的出现，解决了摆线齿形的精度不高的难题，使摆线传动得到了进一步的发展。

1956年，日本纳博克公司发售全球第一个自动门，在市场上展露头角。

1980年左右，日本帝人精机提出RV传动理论，着手应用于机器人行业。

1986年，日本帝人精机RV减速机正式大规模生产，取得成功；

2003年，帝人精机和纳博克合并组成Nabtesco（纳博特斯克）公司，并取得快速发展，现在已成为RV减速机行业的领头羊，占据了60%以上的市场，特别在中/重负荷机器人上，其RV减速机市场占有率高达90%。

在RV减速机领域，中国品牌主要有中大力德、双环传动、绿的谐波、南通振康、秦川机床等，机器人制造商埃斯顿也有一定的自给自足能力。

科技日报2015年05月13日报道：江苏泰隆集团依托自身技术优势和国家重点实验室技术支撑，继日本与捷克之后，攻克RV机器人减速器国际技术壁垒，国内首创机器人关节用摆线包络精密减速器。5月19—21日，泰隆自主研发的RV减速器、谐波减速器、摆线钢球减速器、轮边马达减速器等四款高精密减速器将亮相上海某展会。

澎湃新闻2019年12月3日报道：等效7000小时以上，上银“谐波减速机”打破日本垄断。新闻报道指出，上银成为全球第三家量产谐波减速机且符合国际标准等效7000小时以上的厂商。

又据科技日报2021年4月23日报道：重庆大学15年攻关，让国产机器人减速器不再被“卡脖子”。报道指出，重庆大学机械传动国家重点实验室王家序教授，经过15年攻关，攻克了谐波减速器正向设计分析、测试评价体系的共性关键技术等技术难题，成功研制出具有完全自主知识产权的，高可靠精密谐波减速器系列产品。并通过产学研合作，实现了3万台套以上的年生产规模，完成了近1万套的销售。

2020年6月3日，南京高精传动设备制造集团有限公司（下称：南高齿）亮相苏州展会，展示旗下N系列，E系列及C系列机器人减速机（NGCRV）产品, 正式拉开了公司进军机器人减速机业务领域的序幕。为了满足客户需求，南高齿前期推出了同等扭矩密度下重量和转动惯量小的NGCRV-N型，传动扭矩高、安装空间要求低的NGCRV-E型，可用于电缆布线的中空型结构的NGCRV-C型三种系列产品面向市场。秉承南高齿50余年深厚的技术积淀、严苛的工艺标准及高可靠性的数字化开发平台，南高齿NGCRV机器人减速机具有结构紧凑，抗过负荷能力强，性能高效，定位精度高等特点，产品综合性能达到国际同类先进水平。

2015年，张跃明争取到北京市科委的科研项目“RV减速器产业化开发”，拿到200万元的科研经费，研发“机器人关节RV减速器制造工艺”技术。他花了1000多个日夜，建立了一个齿轮修形技术模型，解决了齿轮磨损问题，终掌握了“机器人关节RV减速器设计及制造工艺”核心技术。

张跃明，北京工业大学教授、河北智昆首席科学家、精密传动研究院院长。2014年，张跃明主持的北京市科委国家重大专项，主攻RV减速器理论研究。他下定决心一定要生产出自己的高精密RV减速器，打破日本人的垄断。2015年，北京工业大学张跃明教授以首席科学家的身份，与河北智昆进行校企产学研合作攻关RV减速器。

皇天不负有心人，经过4年的努力，经过一千多个日日夜夜的攻关，张跃明教授团队终于成功解决了困扰国内企业多年的精度、寿命等关键问题，完成了RV减速器产品设计、关键零部件制造工艺和测试技术研究。开发并量产了精度、寿命、噪音等指标均达到或超过纳博特斯克水平的高精密RV减速器，打破了日企30年的垄断。这也让日本收割中国市场的行为就此终结。

据张跃明介绍，虽然目前高精密RV减速器主要技术已经解决，但是对RV减速器零部件加工工艺缺乏经验，尤其是RV减速器核心零部件轴承，在性能和寿命都不及欧洲日本的产品。而日本对我国禁售RV减速器轴承，欧洲的价格又极高。这都是导致我国的RV减速器缺乏直接同日本企业竞争的能力。因此，目前还需要国内轴承企业潜心研究，能够早日制造出性能达标的产品，从而彻底扭转RV减速器被动的局面。

就目前来看，虽然我国基本上解决了RV减速器的关键问题，不再任由日本称霸市场。但现在还不能与日本企业展开直接竞争，而是采取错位竞争的办法，首先让国内高精密RV减速器企业存活下来。等待国内企业解决并完善了相关生产制造的各种所需，再与日本企业一较高下。到那时，日本人再想卡我们的脖子，再想收割中国市场，那就只能是在梦中了，而且还是白日梦。

日本确实具有相当的工业和科技实力，但日本还没有强大到那些日吹们所说的那般程度。就目前来看，日本在基础工业方面要稍强于中国，但在极高集成能力的行业方面，中国已超过日本。综合科技对比，可以说两个国家是相当的。但中国发展趋势比日本更好，在科技方面全面超越日本，也只是一个不太长的时间罢了。