在人形機器人中，減速器是機器人機械系統(tǒng)的核心部件，通常占據(jù)整機成本的30%。減速器的主要功能是匹配原動機（如電機）和工作機構(gòu)（如機器人的關(guān)節(jié)）之間的轉(zhuǎn)速，并有效傳遞扭矩。其結(jié)構(gòu)由多個齒輪組成，通過不同大小的齒輪嚙合來降低轉(zhuǎn)速并提高輸出扭矩。

減速器類型
減速器可根據(jù)精度劃分為一般傳動減速器和精密減速器兩大類。其中一般傳動減速器又可細分為通用減速器和專用減速器，而精密減速器則包括精密行星減速器、諧波減速器、RV減速器、環(huán)面包絡(luò)蝸輪蝸桿減速器等。

一、精密行星減速器
在四大類精密減速器中，行星減速器的開發(fā)歷史最為悠久。早在19世紀(jì)80年代，德國便出現(xiàn)了第一個行星齒輪傳動裝置的專利，標(biāo)志著這一技術(shù)的起步。進入20世紀(jì)20年代，行星齒輪傳動裝置首次實現(xiàn)量產(chǎn)，開啟了廣泛應(yīng)用的時代。我國自20世紀(jì)60年代起便開始研制和應(yīng)用行星減速器，經(jīng)過多年的發(fā)展，國內(nèi)的頭部企業(yè)如科峰智能、中大力德、紐氏達特等，普遍成立于21世紀(jì)初，推動了這一領(lǐng)域的創(chuàng)新與進步。這些企業(yè)不僅繼承了行星減速器的傳統(tǒng)優(yōu)勢，還不斷進行技術(shù)突破，為行業(yè)發(fā)展注入新的活力。

工作原理：行星減速器基于齒輪傳動原理，其結(jié)構(gòu)包括太陽輪、行星輪、內(nèi)齒圈和行星架。太陽輪與電機連接，行星輪圍繞太陽輪轉(zhuǎn)動，通過行星架傳遞扭矩。結(jié)構(gòu)簡單且傳動效率高，多安裝在伺服電機上，用來降低轉(zhuǎn)速，提升扭矩，精確定位，其常被用于機器人中對精度要求低的部分身體旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。

結(jié)構(gòu)特點：
體積小、重量輕：精密設(shè)計與制造工藝相結(jié)合，減小了體積和重量。
高傳動效率：對稱結(jié)構(gòu)使單級傳動效率可達97-98%。
強承載能力：多個行星輪共同分擔(dān)載荷，提高承載能力。
優(yōu)良抗沖擊性：慣性平衡使運動更為平穩(wěn)。
結(jié)構(gòu)簡單：相比諧波、RV減速器、環(huán)面包絡(luò)蝸輪蝸桿減速器，成本較低。

劣勢：
單級減速比小，一般在3到10之間。多級減速會增加長度和重量。
需要定期維護與保養(yǎng)，包括更換潤滑油和維修傳動部件。
精度相對不如其他類型減速器，高精度要求增加制造成本。

典型企業(yè)

二、RV減速器
全稱旋轉(zhuǎn)矢量（Rotary Vector）減速器，是一種高精密的機械傳動裝置，最早由日本發(fā)明。它的設(shè)計旨在實現(xiàn)高扭矩輸出和高精度的旋轉(zhuǎn)運動，通常被廣泛應(yīng)用于機器人基座、大臂、肩部等重負載的位置。

RV減速器的歷史可以追溯到1926年，當(dāng)時德國的Lorenz Blanc首次提出了針擺行星傳動的概念。此后，這一技術(shù)被住友引進并成功應(yīng)用于擺線磨床的研發(fā)中。到了1980年，日本帝人精機進一步提出了RV傳動理論，并在1986年實現(xiàn)了RV減速器的正式大規(guī)模生產(chǎn)。1960年代，針擺傳動技術(shù)被引入我國，至80年代末，我國開始對RV理論進行研究。2010年以后，隨著雙環(huán)傳動和中大力德等國內(nèi)廠商的介入，逐漸打破了海外品牌的市場壟斷。

盡管RV減速器在多個領(lǐng)域展現(xiàn)出優(yōu)異的性能，但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件眾多，生產(chǎn)制造過程中面臨著較多的約束條件，這使得國產(chǎn)RV減速器的市場份額相對較低，發(fā)展速度也相對緩慢。目前，日本納博特斯克是全球最大的RV減速器生產(chǎn)商，而國產(chǎn)品牌如雙環(huán)傳動、珠海飛馬和中大力德等，正在穩(wěn)步發(fā)展，逐步提升在市場中的競爭力。

RV減速器的進步不僅推動了機器人技術(shù)的發(fā)展，更為我國的智能制造行業(yè)注入了新的活力。

工作原理：
RV減速器通常由兩級減速機構(gòu)構(gòu)成，其中第一級是正齒輪減速機構(gòu)，第二級則為差動齒輪減速機構(gòu)。
其工作原理結(jié)合了正齒輪變速與差動齒輪變速兩個核心概念。通過行星輪與太陽輪之間的配合，齒輪實現(xiàn)了高效的變速功能，而RV齒輪與針輪之間的精準(zhǔn)嚙合則進一步增強了減速效果。這種復(fù)合的傳動機制不僅提升了扭矩輸出，還確保了運動的高精度與穩(wěn)定性。

結(jié)構(gòu)特點：
傳動比范圍廣泛：RV減速器能夠提供多樣化的傳動比，靈活滿足不同應(yīng)用場景的需求，適應(yīng)性極強。
長壽命與高精度：得益于同時嚙合的齒輪數(shù)量較多，RV減速器展現(xiàn)出卓越的剛性和耐超載能力，確保其傳動精度在長時間使用中保持穩(wěn)定，延長了設(shè)備的整體使用壽命。
高效傳動與平穩(wěn)運行：憑借其結(jié)構(gòu)的對稱性和精密設(shè)計，RV減速器不僅具有較高的傳動效率，還能有效控制振動，實現(xiàn)平穩(wěn)的運行效果。

劣勢：
體積較大：為了實現(xiàn)強大的扭矩傳遞能力，RV減速器的齒輪數(shù)量和附屬部件（如軸承、潤滑系統(tǒng)和密封件）較多，這使得其整體體積相對較大。
制造成本較高：RV減速器的生產(chǎn)過程復(fù)雜，需依賴高精度的加工工藝及特殊制造設(shè)備。這不僅增加了生產(chǎn)和裝配的復(fù)雜性，延長了制造周期，還導(dǎo)致了整體制造成本的上升。

典型企業(yè)

三、諧波減速器
諧波減速器是一種卓越的高精度機械傳動裝置，依靠特殊的波形發(fā)生器、撓性花鍵（柔輪）和剛性花鍵（剛輪）三大核心部件，巧妙實現(xiàn)運動與動力的高效傳遞。其體積小、重量輕，結(jié)構(gòu)簡潔而緊湊，因而在高減速比、零齒隙、高扭矩密度、準(zhǔn)確性與可靠性方面表現(xiàn)優(yōu)異。正因如此，諧波減速器廣泛應(yīng)用于機器人小臂、腕部及手部等對體積和靈活度要求極高的領(lǐng)域。

諧波傳動的歷史可以追溯到1955年，由美國發(fā)明家C.W. Musser首次提出。1964年，日本引入了這一先進的諧波齒輪傳動技術(shù)，并于1970年正式實現(xiàn)商業(yè)化。1961年，諧波傳動技術(shù)進入中國，經(jīng)過不懈努力，1962年我國成功研制出第一臺諧波減速器。2003年，以綠的諧波為首的國產(chǎn)企業(yè)開始著手研發(fā)，逐步實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化進程。

目前，全球諧波減速器市場呈現(xiàn)高度集中狀態(tài)，主要由日本的哈默納科占據(jù)主導(dǎo)地位，而綠的諧波則是國內(nèi)代表性企業(yè)之一。這些企業(yè)憑借持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新和市場拓展，為推動諧波減速器的發(fā)展和應(yīng)用貢獻了重要力量。

工作原理：
諧波減速器的工作原理十分獨特而高效。其核心部件之一——波形發(fā)生器，呈橢圓形，與電機軸緊密連接。通過其精巧的橢圓形輪轂和特制的薄壁軸承，波形發(fā)生器能夠產(chǎn)生可控的彈性變形波。這些變形波隨后被傳遞到柔輪，促使柔輪與剛輪之間進行動態(tài)相互作用，從而實現(xiàn)減速并有效增加輸出扭矩。在這個過程中，剛輪的齒數(shù)設(shè)計上略大于柔輪的齒數(shù)，這一少齒差的嚙合設(shè)計使得諧波減速器在保持小體積和輕重量的同時，依然能夠?qū)崿F(xiàn)顯著的傳動比。

結(jié)構(gòu)特點：
速比大：緊湊設(shè)計、高減速比和高傳動精度。
負載能力：適合輕負載、高精密應(yīng)用。

劣勢：
承載力弱：相對于RV減速器，其承載能力和使用壽命較低。
成本較高：成本較高但低于RV減速器。

典型企業(yè)

四、環(huán)面包絡(luò)蝸輪蝸桿減速器
微型環(huán)面包絡(luò)蝸輪蝸桿減速器采用蝸桿與環(huán)面蝸輪的配合，實現(xiàn)減速和扭矩放大的功能。蝸桿的旋轉(zhuǎn)帶動蝸輪，形成高減速比和高扭矩輸出。采用環(huán)面包絡(luò)的設(shè)計，使得蝸桿與渦輪間形成多齒嚙合的狀態(tài)，極大的提高其承載力和壽命。

環(huán)面包絡(luò)蝸輪蝸桿傳動的歷史可以追溯到19世紀(jì)末的德國和法國。那時，蝸桿傳動主要依賴于擬圓線和槽槽的結(jié)構(gòu)，受到加工技術(shù)和制造精度的限制，導(dǎo)致傳動效率較低，應(yīng)用范圍十分有限。隨著機械加工技術(shù)的持續(xù)進步和材料的不斷改進，進入20世紀(jì)下半葉，包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動逐漸嶄露頭角，成為一種主要的傳動形式。

到了1960年代，德國著名企業(yè)法格成功研發(fā)出全封閉式包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動，推動了這一技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。伴隨著21世紀(jì)機器人的蓬勃發(fā)展，環(huán)面包絡(luò)蝸輪蝸桿傳動技術(shù)迎來了新的機遇。陶氏智能科技脫穎而出，成功攻克了微型環(huán)面包絡(luò)蝸輪蝸桿的加工技術(shù)，成為全球唯一一家能夠制造微型環(huán)面包絡(luò)蝸輪蝸桿減速器的廠家。其產(chǎn)品的最小尺寸甚至能夠達到指關(guān)節(jié)的大小，充分滿足現(xiàn)代高精度和小型化的需求，推動了機器人及自動化設(shè)備的發(fā)展進程。

工作原理：
微型環(huán)面包絡(luò)蝸輪蝸桿傳動的工作原理主要依賴于蝸桿與蝸輪之間的特殊嚙合機制。蝸桿的螺旋形狀與環(huán)面蝸輪的凹槽形成獨特的接觸面，蝸桿的旋轉(zhuǎn)帶動蝸輪轉(zhuǎn)動，形成包絡(luò)效應(yīng)，有效減少摩擦和磨損，提升傳動效率。由于蝸桿的螺距設(shè)計較小，蝸輪的轉(zhuǎn)動速度相對較慢，實現(xiàn)減速增扭，適合高扭矩和低速的應(yīng)用場景。同時，微型化設(shè)計使其能夠在極小空間內(nèi)工作，非常適合機器人、精密儀器和自動化設(shè)備等現(xiàn)代高科技產(chǎn)品，從而為小型化和高精度應(yīng)用提供了堅實基礎(chǔ)。

結(jié)構(gòu)特點：
體積小、重量輕：特別適合于空間受限的機器人部件，如手指和小型關(guān)節(jié)。
高扭矩密度：在小體積內(nèi)提供較大的輸出扭矩，適合高負荷應(yīng)用。
簡單制造：相對較少的部件使得制造和組裝過程更為簡單。
成本低：相較于RV和諧波，成本大幅下降。
精度高：其精度可與RV、諧波減速器相近。
噪音低：其噪音分貝≤50dB，比其他類型減速器噪音低很多。
壽命長：采用環(huán)面包絡(luò)設(shè)計，相較于傳統(tǒng)蝸輪蝸桿的單齒嚙合設(shè)計，壽命高出3-5倍。

劣勢：
效率相對較低：由于蝸桿和蝸輪之間的滑動接觸，可能導(dǎo)致能量損耗。
90°輸出：天然形成直角輸出狀態(tài)，在某些場景中是天然優(yōu)勢；在需要0°輸出場景中，需要額外轉(zhuǎn)向。

典型企業(yè)

審核編輯 黃宇