日本全球率先量產(chǎn)球形齒輪革新機器人關(guān)節(jié)技術(shù)

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2025-09-17 09:54:20 樞密院十號

日本全球率先量產(chǎn)球形齒輪革新機器人關(guān)節(jié)技術(shù)。日本綜合商社兼松計劃在2027年實現(xiàn)球形齒輪的全球首次量產(chǎn)。這種齒輪由兄弟工業(yè)旗下企業(yè)生產(chǎn)，最近已確立了量產(chǎn)工藝，并開始研發(fā)具體的設(shè)備零部件。球形齒輪擴大了可動范圍，有望通過減少零部件數(shù)量來實現(xiàn)輕量化和省力化，從而加快人型機器人及人造衛(wèi)星太陽能電池板等技術(shù)的發(fā)展。

自2022年起，兼松與山形大學(xué)聯(lián)合開發(fā)金屬材質(zhì)的球形齒輪。相比之前的樹脂材質(zhì)，金屬球形齒輪耐用性大幅提升，適用于工業(yè)領(lǐng)域。球形齒輪由一個帶有齒狀凸起的球形部件和兩個與之嚙合的“鞍形齒輪”組成，可以實現(xiàn)360度無限制旋轉(zhuǎn)。這使得以往需要多個傳統(tǒng)齒輪才能完成的動作，現(xiàn)在可以用一個球形齒輪代替，大幅減少了設(shè)備的零部件數(shù)量，提高了可靠性，減輕了驅(qū)動源的負荷。

例如，在相機云臺中，現(xiàn)有的設(shè)計需要組合使用三個方向的框架來實現(xiàn)上下、左右、前后三軸旋轉(zhuǎn)，而采用球形齒輪后，可以減輕約30%的重量。在太空環(huán)境中，機械臂采用球形齒輪有助于提升能源效率并降低故障風(fēng)險。

在人形機器人領(lǐng)域，球形齒輪的應(yīng)用前景更為廣闊。目前，機器人關(guān)節(jié)主要依賴諧波減速器和RV減速器，只能完成一個自由度的可控輸出。為實現(xiàn)雙自由度動作，通常需要組合安裝兩套減速器，導(dǎo)致體積大、重量大、傳輸力矩小且發(fā)熱嚴(yán)重。球形齒輪可以直接完成雙旋轉(zhuǎn)自由度的同步輸出，簡化結(jié)構(gòu)的同時提高效率，使機器人的動作更加接近人類。

高性能人形機器人價格居高不下的原因之一在于其復(fù)雜的關(guān)節(jié)自由度問題。球形齒輪能夠極大簡化結(jié)構(gòu)，有望在此方面發(fā)揮重要作用。盡管日本可能率先推進球形齒輪的工業(yè)化量產(chǎn)，但中國也在相關(guān)領(lǐng)域取得突破。位于西安的陜西華拓科技有限責(zé)任公司近期自主設(shè)計并制造出了雙旋轉(zhuǎn)自由度球形齒輪機器人關(guān)節(jié)核心部件。這項技術(shù)具有雙旋轉(zhuǎn)自由度直接精密控制、輸出力矩大、體積小、重量輕等優(yōu)勢，特別適合在機器人關(guān)節(jié)上廣泛應(yīng)用，對中國的智能機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。日本全球率先量產(chǎn)球形齒輪革新機器人關(guān)節(jié)技術(shù)！

(責(zé)任編輯：0882)

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