关节谐波减速机的定义及应用

发布时间：

2025-06-16

关节谐波减速机是一种依靠柔性构件产生弹性机械波来传递动力和运动的机械传动装置。其核心工作原理是通过谐波发生器的旋转，使柔性齿轮（柔轮）产生可控的弹性变形，从而与刚性齿轮（刚轮）啮合，实现高精度的减速传动。

该减速机主要由三个基本部件组成：

谐波发生器：通常为椭圆形结构，驱动柔轮产生变形。

柔轮：薄壁圆筒状，可弹性变形，内齿圈与刚轮啮合。

刚轮：固定或旋转的刚性齿轮，外齿圈与柔轮配合。

关节谐波减速机因其高精度、高传动比、体积小、重量轻等特点，广泛应用于以下场景：

关节驱动：作为机器人关节的核心传动部件，如多轴工业机器人、协作机器人（cobot）的肩、肘、腕部关节，实现精准的角度控制和运动轨迹规划。

优势：传动间隙小（可接近零背隙），响应速度快，能满足机器人高速、重复定位精度（可达 ±0.01mm）的需求。

精密仪器传动：用于卫星天线的俯仰与方位调整、导弹导引头的瞄准机构、航空相机的聚焦系统等。

特点：在真空、极端温度等严苛环境下仍能稳定工作，且重量轻、可靠性高。

手术机器人：如微创外科手术机器人的机械臂关节，实现毫米级的精细操作，减少手术创伤。

康复设备：助力外骨骼机器人、假肢关节的驱动，提供平滑的运动控制和力反馈。

半导体制造：用于光刻机、晶圆检测设备的精密平台移动，保证纳米级的定位精度。

液晶面板生产：驱动基板搬运机械臂，避免因传动误差导致的面板划伤或定位偏差。

望远镜跟踪系统：驱动望远镜支架的旋转，精确跟随天体运动，确保成像稳定。

激光加工设备：控制激光头的偏转与聚焦，提升切割或雕刻的精度。

新能源装备：如太阳能追踪系统的驱动机构，实时调整光伏板朝向以最大化能量吸收。

高端数控机床：用于精密主轴的减速传动，提升加工件的表面光洁度和尺寸精度。