工業(yè)機器人被稱為“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”,是智能制造系統(tǒng)中必不可少的一環(huán),并且是衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標志。工信部下發(fā)了《“十四五”機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》和《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》,提出“機器人產(chǎn)業(yè)營收年均增速超20%”的發(fā)展目標。機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展迎來重大政策利好。
精密減速機在工業(yè)機器人中扮演核心關(guān)鍵角色。精密減速機是連接伺服電機和執(zhí)行機構(gòu)的中間裝置，它負責把伺服電機高速運轉(zhuǎn)的動力通過輸入軸上的小齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪，以達到減速的目的，傳遞更大的扭矩。工業(yè)機器人運動的核心部件“關(guān)節(jié)”就是由它構(gòu)成，每個關(guān)節(jié)都要用到不同的減速機。
精密減速機作為機器人核心零部件，占據(jù)了機器人整機約35%的成本。同時，減速機在工業(yè)機器人的核心零部件中技術(shù)壁壘極高，間隙或過盈配合的微小偏差都會導致接觸剛度和嚙合剛度的成倍差異，進而影響工業(yè)機器人運動參數(shù)的極大變化。對于機器人關(guān)節(jié)用高精密減速機，日本具備絕對領(lǐng)先優(yōu)勢，目前世界機器人市場約75%的精密減速機被日本企業(yè)壟斷，是中國工業(yè)機器人行業(yè)亟待解決的“卡脖子”難題。
與此同時，機器人行業(yè)日益增長的需求，也使得破解精密減速機“卡脖子”難題變得更加迫在眉睫。據(jù)國家統(tǒng)計局及第三方研報數(shù)據(jù)，2021年中國機器人產(chǎn)量36.6萬臺，同比增長44.90%。國產(chǎn)工業(yè)機器人的市占率從2015年的16.4%提升至目前的25%以上。另據(jù)IFR預測，全球工業(yè)機器人2022年至2024年每年新安裝量將分別較2020年同比增長18%、27%、35%。可見在全球機器人高速增長的趨勢下，行業(yè)對于高精密減速機的需求將會呈現(xiàn)百萬量級的爆發(fā)式增長。
然而，中國的機器人關(guān)節(jié)用高精密減速機研發(fā)起步較晚，再加上相關(guān)技術(shù)封鎖等原因，與精度、噪聲、壽命相關(guān)的核心技術(shù)成為卡脖子難題。但隨著中國逐步將突破機器人關(guān)鍵核心技術(shù)列入國家戰(zhàn)略規(guī)劃，外部環(huán)境變化下資本更多的加持，以及相關(guān)理論與技術(shù)原理的逐步攻克，這一局面正在發(fā)生改變。
智同科技，以正向設(shè)計實現(xiàn)進口替代
國內(nèi)的工業(yè)機器人用減速機制造商最多時曾經(jīng)多達50家，但大多采用逆向測繪仿制的技術(shù)路線，相關(guān)產(chǎn)品性能不高。因此，隨著精密減速機市場的不斷競爭與演進，目前行業(yè)內(nèi)具備精密減速機設(shè)計研發(fā)制造能力的廠商僅剩余4-5家。作為突圍者之一，智同科技正是從源頭理論創(chuàng)新出發(fā)，最終實現(xiàn)了在設(shè)計、材料、制造工藝、檢測等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的核心技術(shù)突破。
1997年，32歲的張躍明從清華大學精密儀器與機械學系博士畢業(yè)，進入北京工業(yè)大學做博士后，從事機械設(shè)計及理論的基礎(chǔ)研究，并長期深入企業(yè)，解決科研項目轉(zhuǎn)化及產(chǎn)業(yè)化過程中的核心技術(shù)難題。2015年底，智同科技與北京工業(yè)大學合作開展“產(chǎn)、學、研、用”一體化深度合作，并于2020年成立了“北京智同工大智能傳動技術(shù)研究院”。也正是因為北京智同工大智能傳動技術(shù)研究院的加持，讓智同科技的相關(guān)產(chǎn)品具備了獨一無二的硬核實力。目前，智同科技精密減速機的開發(fā)工作已覆蓋精密減速機原理研究、核心零件制造工藝開發(fā)、材料和熱處理技術(shù)研究三大方向，并最終實現(xiàn)了“理論研究+產(chǎn)品研發(fā)+市場試用驗證+推廣”的科技創(chuàng)新體系布局。
智同科技與北京工業(yè)大學張躍明教授團隊共同研究開發(fā)及生產(chǎn)工業(yè)機器人關(guān)節(jié)用高精密擺線針輪減速機、新型精密行星減速機，并通過正向設(shè)計方法，全面掌握了高精密擺線減速機的設(shè)計原理。經(jīng)國家權(quán)威檢測中心驗證，智同科技高精密擺線減速機在精度保持性及使用壽命等多個性能指標上，均達到國外一線品牌水平。
截至目前，智同科技CRV減速機(即智同科技自主創(chuàng)新研發(fā)的高精密擺線針輪減速機)已形成標準化及定制化的產(chǎn)品矩陣，涵蓋了CRV、CRDS、CMI、CHR、HYP等系列產(chǎn)品，應(yīng)用于關(guān)節(jié)機器人、并聯(lián)機器人、外骨骼機器人、機床及其他精密設(shè)備,實現(xiàn)了標準化產(chǎn)品的進口替代、以及定制化產(chǎn)品填補了國內(nèi)外空白。其中，CRV系列減速機分為E、C兩個系列，E系列為中實結(jié)構(gòu)實心，C系列為中空結(jié)構(gòu)空心。CRV系列的特點為結(jié)構(gòu)緊湊，高精度，耐過載;具有良好的加減速性能。
智同科技CRV減速機在精度上達到了齒隙和傳遞誤差小于1弧分;在產(chǎn)品扭矩實現(xiàn)了從額定150NM到4500NM全覆蓋;在傳動效率上達到了90%以上，精度壽命上實現(xiàn)6000小時以上。在此基礎(chǔ)上，智同科技創(chuàng)造性的推出了機電一體化模組產(chǎn)品、仿生移動機器人減速機產(chǎn)品、準雙曲面機械臂等定制產(chǎn)品，均已到達世界領(lǐng)先水平。
目前，智同科技已具備年產(chǎn)7萬臺CRV減速機的產(chǎn)能，在國內(nèi)外數(shù)十家工業(yè)機器人及自動化廠商實現(xiàn)批量銷售及應(yīng)用。此外，智同科技深耕工程機械、建筑機械領(lǐng)域，其行星減速機產(chǎn)品在智同工大研究院的技術(shù)理論的有力支撐下不斷升級迭代，已實現(xiàn)在通用減速機高端市場中與國外廠商的對標和替代。
以完整體系駛向星辰大海
據(jù)介紹，在國內(nèi)頂級減速機專家團隊引領(lǐng)科研方向的強大助力下，智同科技基于正向設(shè)計能力，實現(xiàn)了科研成果的快速產(chǎn)品化。目前，智同科技已掌握多項核心工藝與技術(shù)專利，形成了產(chǎn)學研用深度結(jié)合的技術(shù)研發(fā)制造體系。
完善的科研體系、強大的產(chǎn)品力與規(guī)模化生產(chǎn)能力，也為智同科技吸引到了更多投資機構(gòu)的關(guān)注。近日，智同科技完成數(shù)億元股權(quán)融資，投資方包括亦莊產(chǎn)投、智友科學家基金、京城機電、恩利資本和慧眼資本等。
配天機器人總經(jīng)理索利洋表示：“智同科技CRV減速機已在配天機器人的主流型號及定制化產(chǎn)品中實現(xiàn)批量應(yīng)用，切實提升了工業(yè)機器人核心零部件的國產(chǎn)化率，并提高了國產(chǎn)工業(yè)機器人的綜合市場競爭力。”
亦莊產(chǎn)投總經(jīng)理唐雪峰表示：“機器人與智能制造產(chǎn)業(yè)是北京經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)四大主導產(chǎn)業(yè)之一。專精特新基金以服務(wù)經(jīng)開區(qū)科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展為使命，對于智同科技等符合國家戰(zhàn)略方向、在工業(yè)機器人核心零部件的國產(chǎn)化實現(xiàn)重大突破的企業(yè)，在產(chǎn)能爬坡的關(guān)鍵窗口期給予支持義不容辭。”
北京航空航天大學機器人研究所名譽所長、原“十五”國家863機器人技術(shù)主題專家組組長王田苗教授表示：“作為科學家，在科技創(chuàng)新領(lǐng)域要有鍥而不舍、勇攀高峰、敢為人先的責任使命感與創(chuàng)新精神，我個人對張躍明教授在精密傳動領(lǐng)域堅持自主創(chuàng)新的科學家擔當與攻關(guān)成果表示高度認同。”“作為中關(guān)村智友科學家基金的發(fā)起人，我攜團隊對國內(nèi)機器人行業(yè)進行了大量走訪調(diào)研。了解到智同科技的高精密減速機在國內(nèi)工業(yè)機器人本體廠商中得到了十家以上大量配套應(yīng)用;產(chǎn)品品質(zhì)已達到國外一線廠商水平;基本實現(xiàn)了高精密擺線針輪減速機領(lǐng)域的國產(chǎn)替代。”
張躍明教授表示，作為目前國內(nèi)領(lǐng)先的減速機研發(fā)制造商，智同科技將致力于打造國產(chǎn)減速機領(lǐng)軍品牌，成為“擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的世界領(lǐng)先智能機器人傳動整體解決方案供應(yīng)商”。