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“山坳上”的机器人精密减速器国产化进程艰难但更有曙光
2018-9-5  来源:--  作者:--


  在现代社会,产品的要害,往往不是最显眼的功能,而是表面看起来不起眼的小零件、小工艺,但这些不起眼的小零件、小工艺却是系统功能实现的必要条件。这种小零件、小工艺就是制造业的核心技术。机器人精密减速器就是机器人产业的核心技术。核心技术的表现形式小,但它的内涵博大精深。这种博大精深不仅体现在它对产品整体功能的支撑,还体现在它是多个学科、多个产业链、管理运营水平的交叉结晶,是一国综合国力的体现。为此,本报特约中国机械通用零部件工业协会齿轮分会副会长兼常务副秘书长石照耀相关文章,对于我国机器人精密减速器这一核心零部件的现状及问题进行深度分析,以飨读者。
 
      石照耀
 
  尽管卧薪尝胆多年,我国机器人减速器的国产化进程仍处在艰难曲折中。但也要看到,作为齿轮行业第四个增长周期的典型代表,在探索中推进的机器人精密减速器是我国齿轮行业发展的新机遇———不仅是经济上的机遇,更关乎齿轮行业整体技术水平的提升。

  作为机器人产业的核心技术,机器人精密减速器是多个学科、多个产业链、管理运营水平的交叉结晶,堪称一国机械零部件综合水平的体现。
  
     部件虽小 作用关键

  机器人关节减速器只是机器人的一个部件,目前在齿轮行业中只占很小的一块,从产值来说本不应该受到太多关注。但为什么从政府到民间、从投资人到企业家,都紧盯着机器人减速器呢?

  笔者认为主要源于三个因素:一为普遍而重要———机器人应用广泛,前景广阔,如同汽车一样将走向家庭。二为垄断而危险———在全世界,机器人减速器两家独大,都是日本企业。三为艰难而急迫———国产机器人减速器的技术问题还没有完全解决,但市场需求却是实时性的。

  日本企业已形成技术、标准、品牌、市场的巨大优势,业内有一个流传甚广的说法———日本让机器人跪下,就没多少机器人还能站着。日本的这种垄断优势得益于其30年前就开始的具有前瞻性的强力研发。为什么在30年前,1980年代,我们没有开始下功夫研究机器人精密减速器呢?这是因为:中国劳动力直到2010年前后都还相对廉价,没有用机器人替代人工的迫切需求;在1980年代前后,中国的工业基础远不如日本,齿轮行业的技术储备、人才储备不能和日本匹敌;最重要的一条,“缺少前瞻性”。目前,我们的机器人减速器水平还赶不上日本,实际是在补之前30年落下的课。

  过去几年,我国机器人精密减速器领域掀起了一股热潮。机器人精密减速器的商业价值被高估,技术难度被低估,概念上被炒作,政策上被扭曲———我国齿轮行业几十年来,从未有过像少数机器人减速器生产企业那么“吹牛”的时刻,但市场最终将给予公证的评判。全国曾有50多家企业从事机器人精密减速器研发,到现在有20%多在坚持,30%在观望,近50%已退出。

  潮起潮落,一批企业在退出。近来,机器人精密减速器的热度似乎在下降,整个行业也开始回归理性,许多企业踏踏实实的做法也收获了丰硕成果。2017年,国产RV减速器生产了2万多台,但远不能满足市场需求,而且还存在着性能不稳定、精度寿命待验证、系列化不全、成本不可控、产业化程度不高等问题。

  这个现状是触及了我国工业基础中一些老大难问题,有技术积累不足的问题,也有管理问题。尽管我国齿轮行业几十年的发展积累为自主创新发展奠定了基础,而且过去几年的热潮在一定程度上推动了我国精密减速器产业的发展,但行业仍面临日本减速器强力竞争、基础共性技术难题待解、社会配套不理想、人才短缺等诸多问题。而这些共性问题解决之日,也就是我国机器人精密减速器自主之时。

  在笔者看来,中国机器人精密减速器产业正处在山坳上———后退不可能,向前有险阻。
  
     认清差距 合力破局

  国产机器人减速机产品质量参差不齐、差异明显,在性能的稳定性方面普遍需要加强。与国外产品相比,国产行星摆线减速器在传动效率方面有较大差距,精度寿命差距很大,在传动误差方面差距较小,但在回差上整体水平较好。

  国产机器人精密减速器领域目前亟需解决的瓶颈问题主要有:一是批量化制造、检测技术需提升,包括高效、高精度制造工艺与装备,零件与整机的批量化高精度快检等;二是精度寿命待验证,包括失效机理及规律、高性能材料优选等;三是系列化优化设计体系待完善,包括系列化设计体系与摆线轮修形优化等;四是工程应用数据反馈与优化缺失,包括工程应用数据库建设与性能跟踪反馈优化等。

  跟踪加创新,是我国机器人精密减速器必经的自主化之路。自主知识产权的精密减速器,理应包括装备自主化、工装体系化和技术标准的及时跟进。国产机器人精密减速器要真正实现产业化,我国还需要3~5年;要达到日本减速器的水平,大概还需要6~8年。这需要我们耐得住性子,埋头苦干,也需要三种力量合力破局:一是强化政府支持力度,加大国家重点研发项目的支持;二是鼓励引导产业基金进入精密减速器领域;三是团结行业,发挥各自优势,瞄准市场需求集中发力。

      研判趋势 超前研发

  当然,世界范围内都需要思考一个问题:RV和谐波减速器是否就是机器人精密减速器的最终形态?在目前技术条件下,这两种减速器是必然选择;但几十年或者百年后,它们也许不再是最理想的机器人关节减速器,甚至机器人都不再需要精密减速器了。

  站在发展的角度来看,世界范围内的机器人精密减速器也处在山坳上,都面临着再创新的问题。目前,欧美日等工业发达国家以及我国都在探索尝试新型传动型式,比如压电谐波、圆理、逻辑传动、矢量摆线等减速器,以及采用人字齿轮、环面蜗杆、带传动、石墨钢等等。

  我们辛辛苦苦爬到山坳上来,不可能再退回去。如果希望在未来的发展中占有一席之地,最重要的一点,就是不论政府,还是企业家、投资人、科研人员,都要有前瞻性。面对新需求,齿轮行业要敏锐把握市场需求和技术发展趋势,主动研发、超前研发,实现从追赶式跟跑到并跑的转变,最终实现领跑,这才是齿轮强国的标志。

  困难是真实存在的,是齿轮行业自身发展规律决定的。不能妄想一步跨越必经阶段。但困难是可以克服的,别人到过的高度,中国人一定能到,而且能走得更高、更远。

  (本文作者系北京工业大学教授、长江学者、中国机械通用零部件工业协会齿轮分会副会长兼常务副秘书长)
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