库卡机器人用减速机演化史

人类手臂最重要的是各个关节、韧带，而机器人最重要的就是每个关节中的：减速机。这是一种精密的动力传达机构，其利用齿轮的速度转换器，将电机的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的装置，从而降低转速，增加转矩。

机器人关节的运动，最早是从液压机构驱动开始的，经过一系列科技的发展和创新，才形成了今天我们所看到的减速机。

液压机构

1959 年，世界上第一条工业机械臂被研制出来，利用了很多液压机构来驱动机器人关节的运动。这是工业史上的一大创举，终于有一种灵活的机器可以替代人工机械式的劳动。

电动机

1973 年，KUKA 改进了工业机器人的结构，6 个关节全部用电动机控制，这使得机器人的结构更加紧凑，关节动作更加灵活，工作范围大大增加。

电动机+液压机构

在制造机器人的道路上 KUKA 不断创新改良，随后，KUKA 改造了机器人的驱动结构：由电动机驱动 6 个关节，并用液压机构助力以增加负载能力，2 号和 3 号轴中加入丝杆螺母传动大大提高了重复精度。

谐波减速机

1989 年，世界格局发生了巨大变化。有一种减速机从冷战的高墙之内解禁出来，很快被用在民用工业机器人上。负载能力与精度兼备之下，机器人结构变得十分简洁，运行非常灵活。这款神奇的减速机就是大名鼎鼎的“谐波减速机”（Harmonic Drive）。

谐波减速机的结构十分简单，是由波发生器、柔轮、刚轮三部分组成。其原理是利用柔轮与刚轮的齿数差，以及柔轮在运行时的可控形变来达到减速与传递动力的目的。

自重轻、体积小、减速比高、传动力矩大、反向间隙小、精度高、运行平滑效率高等诸多优点使得谐波减速机在上世纪 80 年代末，90 年代初被广泛使用在机器人身上。

RV 减速机

科技飞速发展，紧接着另一种减速机进入了机器人研发工程师的视线——RV 减速机（Rotary Vector Drive）。RV 减速机是行星减速机与摆线轮减速机的结合。利用行星轮轴的偏心驱动力使得摆线盘在外圈上摆动，达到减速与动力传递的目的。它既有行星减速机减速比变化范围大的特点又有摆线轮反向间隙小、传动力矩大的特点。而且体积相对较小，十分适合安装在机器人上使用。

行星减速机（左） 摆线轮减速机（中） RV 减速机（右）

划重点：

谐波减速机更轻，所以目前 KUKA 的小机器人（KR 6 Agilus, KR 10 Agilus, LBR iiwa）采用谐波减速机。

RV 减速机更耐冲击，所以 KUKA 较大体型的机器人都采用 RV 减速机。也有个别机器人身上两种都有（KR 3 Agilus）。