Obtención de avances en diseño ligero y alta precisión: un océano azul para reductores de engranajes armónicos específicos de robots humanoides que valen cientos de miles de millones

2024 marca una era dorada para los robots humanoides, a menudo referido como el año de la robótica humanoide.la participación de los gigantes tecnológicos y la madurez de las tecnologías recientes de investigación y desarrollo, estrechamente vinculada a los avances en las tecnologías de IA y hardware.

Entre los componentes centrales de los robots humanoides, el controlador actúa como el cerebro, el servomotor sirve como el centro de potencia y el reductor de engranajes de precisión funciona como los tendones y las articulaciones.En términos de composiciónEl valor de los reductores de engranajes de precisión representa aproximadamente el 30% al 40% del valor total del robot, con un coste de alrededor del 35%.Están entre los componentes centrales más críticos de los robots humanoides..

Si los modelos de IA dictan las capacidades de los robots humanoides en la interacción multimodal, la percepción integrada y la toma de decisiones autónomas, los reductores de engranajes de precisión determinan su movilidad,flexibilidadEn la actualidad, para que los modelos de IA florezcan en el campo de los robots humanoides, deben abordar el desafío de unificar los modelos matemáticos y físicos.Es la investigación y producción de reductores de engranajes de precisión que establece una barrera científica para los robots humanoides, lo que representa una brecha significativa entre las tecnologías de software y hardware en el futuro.

Los reductores de engranajes de precisión se clasifican en reductores armónicos y reductores RV.Mientras que los reductores armónicos se aplican principalmente a los brazos y articulaciones de los robots humanoidesCuanto mayor es el grado de libertad en los robots humanoides, más articulaciones poseen, lo que lleva a un aumento exponencial en el uso de reductores armónicos.tiene 42 grados de libertad y está equipado con 28 reductores de velocidadEl robot humanoide de Tianlian tiene 71 grados de libertad y utiliza 41 reductores armónicos, comprendiendo 57.7% del total de sus reductores de engranajesEstos ejemplos ponen de manifiesto el importante papel de los reductores armónicos en la investigación y aplicación de robots humanoides.

El cuerpo humano tiene aproximadamente 78 articulaciones con nombres, de las cuales 60 se encuentran en las articulaciones del codo, la muñeca, el dedo, la pierna y el dedo del pie, que son muy flexibles y compactas, lo que las hace adecuadas para reducciones armónicas.Para que los robots humanoides logren flexibilidad y grados de libertad cercanos a los humanosLos reducidores armónicos utilizados en los robots son generalmente reductores de grado de precisión, que requieren un nivel de precisión de grado 2 o superior.Esto requiere que los reductores armónicos posean una larga vida útil y una alta precisión.

Mejorar la resistencia a la fatiga y la vida útil de los reductores armónicos garantizando al mismo tiempo una alta precisión siempre ha sido nuestro objetivo principal de investigación y desarrollo.Como uno de los principales fabricantes de reductores armónicos de ChinaBasándonos en la teoría fundamental de la transmisión armónica, determinamos la forma de los dientes flexibles de la rueda y la estructura general,Curva de deformación de la rueda flexible, el perfil del generador de ondas, la forma de los dientes rígidos de la rueda y la estructura rígida de la rueda de acuerdo con los requisitos reales de trabajo.que es propenso a fallas por fatigaDespués de la validación teórica, nos aseguramos de que la resistencia a la fatiga de la rueda flexible cumpla con los estándares requeridos.Establecemos un modelo tridimensional del sistema de ruedas rígido-flexible y crear un modelo de elementos finitos basado en las condiciones reales de trabajo del reductor armónicoEstudiamos el proceso de montaje del sistema de ruedas rígido-flexible y el proceso de enganche bajo carga nominal mediante análisis de simulación.desplazamiento nodal, y la distribución de las tensiones de la rueda flexible durante el montaje y el enganche son razonables,garantizar que las relaciones posicionales entre los componentes del sistema de ruedas rígidas-flexibles se alinean con las condiciones realesEn última instancia, conseguimos el desarrollo de un reductor armónico compacto, de alta carga y de alta precisión.

Simultáneamente, utilizamos máquinas multifuncionales de prueba de fricción y desgaste para realizar pruebas sobre coeficientes de fricción y desgaste, profundidad de desgaste,y la detección del desprendimiento de la película de lubricante sólido mediante curvas de voltaje de emisión acústicaMediante estudios experimentales sobre muestras bajo cargas variables, velocidades de deslizamiento, cantidades de deformación, rugosidad y métodos de lubricación en condiciones atmosféricas,Analizamos los mecanismos de desgaste en diferentes condiciones.Se ha establecido una metodología para estudios experimentales y analíticos sobre el fallo por fatiga y el desgaste por fricción del sistema de teoría rígida-flexible en reductores armónicos.que se aplica a la predicción de la vida de fatiga y diseño de optimización estructural de la rueda flexible, garantizando un funcionamiento de alta eficiencia y alta precisión de la transmisión armónica.

Después de varios diseños de optimización, hemos desarrollado perfiles dentales 3D de arco RS patentados que mejoran significativamente la precisión de malla de engranajes, logrando un aumento de la relación de malla del 25% al 30%.La aplicación de la tecnología de lubricación nano-mejorada de la superficie ha mejorado la fricción y el rendimiento del desgaste, aumentando la dureza del engranaje en HRC 2,5 a 3.5En el caso de las ruedas, el valor de la resistencia a la fatiga de las ruedas es superior a 15 000 horas y la reacción negativa es inferior a 10 segundos de arco.y procesos de tratamiento térmico, hemos logrado la miniaturización de los reductores armónicos, aumentando su capacidad de carga de par y rigidez para soportar operaciones conjuntas integradas ultraligeras.

Nuestro desarrollo de reductor armónico miniaturizado ha introducido cuatro nuevos modelos: 03, 05, 08, y 11,cada uno diseñado con diferentes opciones de entrada y salida (eje y brida) y adaptado a varios ajustes de par y velocidad con relaciones de reducción de 30Estos nuevos reductores mantienen un alto rendimiento al tiempo que enfatizan la compatibilidad con los robots humanoides.

Teniendo en cuenta la demanda de robots humanoides, se espera que el mercado mundial de reductores armónicos alcance los 14.750 millones de yuanes para 2025.Esta proyección refleja no sólo la expansión del mercado sino también el papel fundamental de los reductores armónicos en la tecnología de robots humanoides.

Desde un punto de vista técnico, la precisión y la eficiencia de los reductores armónicos los convierten en uno de los componentes clave de los robots humanoides.A medida que aumentan los requisitos de precisión de movimiento y estabilidad en robots humanoidesEn la actualidad, la demanda de reductores armónicos aumentará en consecuencia. Sus principios de transmisión únicos permiten un par elevado, bajo ruido y una salida de movimiento suave.que son cruciales para simular los movimientos humanos en robots humanoidesAdemás, el diseño compacto de los reductores armónicos los hace adecuados para las estructuras espaciales limitadas de los robots humanoides, proporcionando una mayor flexibilidad en el diseño y la producción.

En términos de investigación y desarrollo, la innovación continua de los reductores armónicos es un motor clave para el avance de la tecnología de robots humanoides.procesos de fabricación, y tecnologías de control, el rendimiento de nuestros reductores armónicos sigue mejorando.La aplicación de nuevos materiales permite a los reductores armónicos lograr una mayor resistencia y resistencia al desgaste a pesos más ligerosAdemás, los procesos de fabricación avanzados y las técnicas de mecanizado de precisión mejoran la eficiencia de la producción, reducen los costes y aceleran la comercialización de robots humanoides.