武汉泛洲谐波：为人形机器人打造更灵活的“关节”

湖北日报全媒记者谢慧敏 实习生李弘婕

在7月18日这一天, 武汉泛洲谐波传动有限公司的试制车间里出现了这样的场景。研发人员正在进行一个加工动作。他们用冲压的方式对某一样东西进行操作。这一样东西的形状是圆环状的。它的颜色是银色的。它的大小很小, 大约只有一个巴掌那么大。

公司总经理代群讲到了这一点, 他说大家不应该把这个圆环看轻了, 因为这个东西确实是谐波减速器的一个重要零件, 它同时还是人形机器人关节部位的核心零部件之一, 这个东西会直接影响到人形机器人的灵活程度以及运动时的精准度。

武汉泛洲谐波这家公司, 它搞出来的那个叫作谐波减速器的东西, 现在的程度已经能够跟国际上头尖头的这个水准达到一样的效果了, 这个画面是由通讯员孙晓飞拍的。

根据数据统计的结果来看, 一台人形机器人它的关节部分里面需要有超过20个减速器才够, 在这其中谐波减速器所占的比例非常高, 达到了70%这一数值。

如果我们拿特斯拉这个人形机器人作为一个例子来分析的话, 可以发现它全身总共有28个旋转执行器存在, 而在这28个旋转执行器里面, 有14个是采用谐波减速器的, 这样做是为了实现它的肩部、肘部这些关节位置能够做到轻量化以及高精度。

在二零二四年这一年的时间维度内, 日本的哈默纳科公司在全球谐波减速器市场的总体份额当中, 占据了超过百分之五十的比例。与此同时, 国内的包括绿的谐波及来福谐波在内的若干企业, 它们正在以加快的步调去推动国产替代这一进程的进行下去。

回顾上一年的市场状况, 中国市场上的谐波减速器相关规模达到了三十亿元人民币之多。据预测显示, 等到二零三零年到来之际, 这块特定的市场规模数值预计将会突破三百亿元人民币的大关水平。

现在的局势是, 如果不提前做安排, 到了将来连参赛的跑道都挤不进去。在2023年的那段时期, 武汉泛洲精密科技股份有限公司这个公司, 组建起了研发团队, 开始走进谐波减速器这个领域。

到了今年的5月月份, 他们注册成立了全资子公司, 名字叫做武汉泛洲谐波传动有限公司。他们扩大了研发团队的规模, 去开发车规级别的谐波减速器去做布局产业化的事情, 竭尽全力去抢占具身智能装备核心技术的最高地位, 也就是技术高地。

武汉泛洲谐波的试制车间。通讯员孙晓飞摄

那时候, 泛洲精密在汽车零部件的传动系统这一块儿里面做精细的部分已经做了三十年了, 早就变成这个领域的所谓的叫作隐形的冠军的公司了, 它当时正在给汽车搞批量生产的行星减速器这一件事儿, 可是如果要开发什么谐波减速器的话, 姓代名群的那个负责人直截了当地说这件事儿确实非常麻烦, 困难重重。

就拿精度这个事情来讲, 汽车零部件的精度一般是在所谓的丝级, 也就是零点零一毫米的水平, 但是谐波减速器必须要达到微米级, 那就是零点零零一毫米的程度。

代群在这里发出一声感叹, 他指出, 一根头发丝的直径大约是六十微米, 这样一来, 我们生产的谐波减速器在传动精度的时候, 必须把误差限制在一根头发丝直径的六十分之一之内, 这种做法被形容成好像是在绣花针上雕刻花样一样的感觉。

除了精度这块之外, 轻量化和耐久性也是谐波减速器方面非常核心的挑战。

为此, 研发团队进行了反复的攻关工作, 这一努力的结果是, 他们不仅首创了仿生齿形这种方案, 从而使得传动效率以及稳定性得到了非常显著的改善, 与此同时, 他们还自主研发出了耐久测试台, 这个测试台用来模拟机器人在十年时间里处于高负荷的工作状态, 这样的做法大大地提升了产品的使用寿命。

研发团队花费了大概一年的多的时间去搞研发。在去年的9月那个时间点, 拥有自己独立知识产权的首批样品, 就是那第一批弄出来的东西, 正式上线, 并且从生产线上下来。从那之后, 又接连着进行了3次的迭代和升级工作。

由我们自己研发出来的谐波减速器, 不但是传动误差小于一弧分,也就是一圈里面的两万分之一, 而且它的使用寿命超过了一万个小时达到了国际顶尖的水平。此外还有一个好处是它的价格只有国外产品的一半。

当下, 武汉泛洲谐波这家公司, 正在对谐波减速器这个东西, 进行性能方面的测试, 它马上就要在人形机器人的关节模组上, 进行试装的工作了, 并且计划在2027年实行量产。

该公司和武汉理工大学这个, 还有金盘机器人公司这些伙伴一起, 共同承担了武汉市重点研发项目的人形机器人谐波减速器研发任务, 这个事情正在加快步伐推进。

代群表示, 他的心里头是这么个打算, 就是希望通过那个技术上的攻关, 把谐波减速器的耐用性给它再往上了提升一提, 也把它的刚性给增强一下, 然后呢, 在心里给自己定下了个力争实现的目标, 这个目标是希望能让承载能力提高百分之二十, 至于使用寿命这块儿, 也要争取做到超过一万五千个小时。

武汉泛洲精密车间一角。通讯员孙晓飞摄

代群介绍说, 泛洲精密把生产一代、开发一代、研究一代当作自己的战略方向, 一直在不断地增加在研发投入方面的力度。

接下来计划依托泛洲精密在智能制造这个领域所具有的优势条件, 对数字化车间的经验以及自动化产线的经验进行整合操作, 从而构建出高精度车规级谐波减速器大规模量产的能力, 争取能够成为在这个全新的赛道里面所谓的“隐形冠军”这样一个存在状态。