机器人自由度越高,精密减速器用量越大,谐波与RV则按负载分工。主流六轴多关节机器人普遍有六个轴,对应使用六个减速器:负载在10kg以内的全部选用谐波减速器,负载超过10kg而在20kg以内的置换两个RV减速器,负载超过20kg则全部替换为RV减速器。协作机器人通常使用6-7个减速器,因负载普遍较低,全部选用谐波减速器。人形机器人自由度指数上升,至少需要15个减速器,预计使用914个谐波减速器加24个RV减速器。由此形成上游谐波/RV制造、中游关节模组集成、下游机器人整机厂的分层供应体系。

自由度与负载如何决定谐波与RV的搭配

减速器在机器人中承担降低转速、增加力矩的功能:伺服电机输出转速高但力矩小,需经减速器转换为扭力输出,才能满足机器人本体的运动需求。

用量由自由度(关节数量)决定,类型由负载决定。RV减速器传动效率和输出扭矩较高,更适用于大负载,一般应用于多关节机器人中机座、大臂、肩部等重负载位置;谐波减速器体积小、重量轻、运动精度高,主要应用于机器人小臂、腕部或手部。人形机器人对精度和重量要求很高,谐波减速器有望成为主流传动技术。

机器人类型减速器用量谐波/RV搭配
六轴多关节(负载10kg以内)6个全部谐波
六轴多关节(负载10-20kg)6个置换2个RV
六轴多关节(负载20kg以上)6个全部RV
协作机器人6-7个全部谐波
人形机器人至少15个预计914个谐波+24个RV

产业链上下游如何分工

上游是谐波与RV减速器制造环节。两类产品技术路径不同:谐波减速器通过柔轮的弹性变形传递运动,主要由柔轮、刚轮、波发生器三个核心零部件组成,使用的材料、体积及重量大幅度下降;RV减速器通过多级减速实现传动,一般由行星齿轮减速器的前级和摆线针轮减速器的后级组成,组成的零部件较多,对材料、加工精度和工艺要求更高。

中游是关节模组集成,将减速器与电机等部件集成为机器人关节。下游是机器人整机厂,本体厂商通常根据不同需要,比如大小、精度、速度等,组合搭配不同类型的减速器。自由度越多、负载分布越复杂,谐波与RV的搭配比例就越需要分层设计,供应链也随之从单一部件供应向多层级协作演进。

常见问题

为什么六轴机器人负载不同,减速器配置也不同?

因为RV减速器输出扭矩高、更适用于大负载,谐波减速器则体积小、重量轻、精度高。负载10kg以内的六轴机器人可全部选用谐波,10-20kg置换两个RV,超过20kg则全部替换为RV,用量始终是六个。

人形机器人为什么谐波减速器用量更多?

人形机器人自由度包括四肢、腰部以及颈部等,至少需要15个减速器,且对精度和重量要求非常高。谐波减速器在体积、重量和精度上的特点契合这一需求,因此有望成为主流传动技术,同时仍需2~4个RV减速器承担较大负载部位。

谐波与RV在产业链中的分工有何不同?

谐波减速器结构相对简单,核心为柔轮、刚轮、波发生器三个零部件;RV减速器由前级行星齿轮减速与后级摆线针轮减速组成,零部件较多。这一差异使两者在材料、加工精度和工艺要求上各有侧重,也决定了下游整机厂按关节负载位置进行组合搭配的逻辑。