精密减速机迎来国产替代新时代
一、精密减速机，亟需破解的“卡脖子”难题
工业机器人被称为“制造业皇冠顶端的明珠”,是智能制造系统中必不可少的一环,并且是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。工信部下发了《“十四五”机器人产业发展规划》和《“十四五”智能制造发展规划》,提出“机器人产业营收年均增速超20%”的发展目标。机器人产业发展迎来重大政策利好。
精密减速机在工业机器人中扮演核心关键角色。精密减速机是连接伺服电机和执行机构的中间装置，它负责把伺服电机高速运转的动力通过输入轴上的小齿轮啮合输出轴上的大齿轮，以达到减速的目的，传递更大的扭矩。工业机器人运动的核心部件“关节”就是由它构成，每个关节都要用到不同的减速机。
精密减速机作为机器人核心零部件，占据了机器人整机约35%的成本。同时，减速机在工业机器人的核心零部件中技术壁垒极高，间隙或过盈配合的微小偏差都会导致接触刚度和啮合刚度的成倍差异，进而影响工业机器人运动参数的极大变化。对于机器人关节用高精密减速机，日本具备绝对领先优势，目前世界机器人市场约75%的精密减速机被日本企业垄断，是中国工业机器人行业亟待解决的“卡脖子”难题。
与此同时，机器人行业日益增长的需求，也使得破解精密减速机“卡脖子”难题变得更加迫在眉睫。据国家统计局及第三方研报数据，2021年中国机器人产量36.6万台，同比增长44.90%。国产工业机器人的市占率从2015年的16.4%提升至目前的25%以上。另据IFR预测，全球工业机器人2022年至2024年每年新安装量将分别较2020年同比增长18%、27%、35%。可见在全球机器人高速增长的趋势下，行业对于高精密减速机的需求将会呈现百万量级的爆发式增长。
高精密减速机全球需求暴涨
然而，中国的机器人关节用高精密减速机研发起步较晚，再加上相关技术封锁等原因，与精度、噪声、寿命相关的核心技术成为卡脖子难题。但随着中国逐步将突破机器人关键核心技术列入国家战略规划，外部环境变化下资本更多的加持，以及相关理论与技术原理的逐步攻克，这一局面正在发生改变。
二、智同科技，以正向设计实现进口替代
国内的工业机器人用减速机制造商最多时曾经多达50家，但大多采用逆向测绘仿制的技术路线，相关产品性能不高。因此，随着精密减速机市场的不断竞争与演进，目前行业内具备精密减速机设计研发制造能力的厂商仅剩余4-5家。作为突围者之一，智同科技正是从源头理论创新出发，最终实现了在设计、材料、制造工艺、检测等关键环节的核心技术突破。
1997年，32岁的张跃明从清华大学精密仪器与机械学系博士毕业，进入北京工业大学做博士后，从事机械设计及理论的基础研究，并长期深入企业，解决科研项目转化及产业化过程中的核心技术难题。2015年底，智同科技与北京工业大学合作开展“产、学、研、用”一体化深度合作，并于2020年成立了“北京智同工大智能传动技术研究院”。也正是因为北京智同工大智能传动技术研究院的加持，让智同科技的相关产品具备了独一无二的硬核实力。目前，智同科技精密减速机的开发工作已覆盖精密减速机原理研究、核心零件制造工艺开发、材料和热处理技术研究三大方向，并最终实现了“理论研究+产品研发+市场试用验证+推广”的科技创新体系布局。
智同科技与北京工业大学张跃明教授团队共同研究开发及生产工业机器人关节用高精密摆线针轮减速机、新型精密行星减速机，并通过正向设计方法，全面掌握了高精密摆线减速机的设计原理。经国家权威检测中心验证，智同科技高精密摆线减速机在精度保持性及使用寿命等多个性能指标上，均达到国外一线品牌水平。
截至目前，智同科技CRV减速机（即智同科技自主创新研发的高精密摆线针轮减速机）已形成标准化及定制化的产品矩阵，涵盖了CRV、CRDS、CMI、CHR、HYP等系列产品，应用于关节机器人、并联机器人、外骨骼机器人、机床及其他精密设备,实现了标准化产品的进口替代、以及定制化产品填补了国内外空白。其中，CRV系列减速机分为E、C两个系列，E系列为中实结构实心，C系列为中空结构空心。CRV系列的特点为结构紧凑，高精度，耐过载；具有良好的加减速性能。
CRV系列 机器人关节减速机
智同科技CRV减速机在精度上达到了齿隙和传递误差小于1弧分；在产品扭矩实现了从额定150NM到4500NM全覆盖；在传动效率上达到了90%以上，精度寿命上实现6000小时以上。在此基础上，智同科技创造性的推出了机电一体化模组产品、仿生移动机器人减速机产品、准双曲面机械臂等定制产品，均已到达世界领先水平。
目前，智同科技已具备年产7万台CRV减速机的产能，在国内外数十家工业机器人及自动化厂商实现批量销售及应用。此外，智同科技深耕工程机械、建筑机械领域，其行星减速机产品在智同工大研究院的技术理论的有力支撑下不断升级迭代，已实现在通用减速机高端市场中与国外厂商的对标和替代。
三、以完整体系驶向星辰大海
据介绍，在国内顶级减速机专家团队引领科研方向的强大助力下，智同科技基于正向设计能力，实现了科研成果的快速产品化。目前，智同科技已掌握多项核心工艺与技术专利，形成了产学研用深度结合的技术研发制造体系。
完善的科研体系、强大的产品力与规模化生产能力，也为智同科技吸引到了更多投资机构的关注。近日，智同科技完成数亿元股权融资，投资方包括亦庄产投、智友科学家基金、京城机电、恩利资本和慧眼资本等。
配天机器人总经理索利洋表示：“智同科技CRV减速机已在配天机器人的主流型号及定制化产品中实现批量应用，切实提升了工业机器人核心零部件的国产化率，并提高了国产工业机器人的综合市场竞争力。”
亦庄产投总经理唐雪峰表示：“机器人与智能制造产业是北京经济技术开发区四大主导产业之一。专精特新基金以服务经开区科技创新和产业发展为使命，对于智同科技等符合国家战略方向、在工业机器人核心零部件的国产化实现重大突破的企业，在产能爬坡的关键窗口期给予支持义不容辞。”
北京航空航天大学机器人研究所名誉所长、原“十五”国家863机器人技术主题专家组组长王田苗教授表示：“作为科学家，在科技创新领域要有锲而不舍、勇攀高峰、敢为人先的责任使命感与创新精神，我个人对张跃明教授在精密传动领域坚持自主创新的科学家担当与攻关成果表示高度认同。”“作为中关村智友科学家基金的发起人，我携团队对国内机器人行业进行了大量走访调研。了解到智同科技的高精密减速机在国内工业机器人本体厂商中得到了十家以上大量配套应用；产品品质已达到国外一线厂商水平；基本实现了高精密摆线针轮减速机领域的国产替代。”
张跃明教授表示，作为目前国内领先的减速机研发制造商，智同科技将致力于打造国产减速机领军品牌，成为“拥有完全自主知识产权的世界领先智能机器人传动整体解决方案供应商”。
