高可靠精密濾波傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)明，打破了少數(shù)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)工業(yè)機(jī)器人及有關(guān)高端裝備核心基礎(chǔ)部件的壟斷，能降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，為提升國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人核心競(jìng)爭(zhēng)力創(chuàng)造了關(guān)鍵科技條件。

機(jī)器人、航空、航天、船舶、車輛、武器裝備……任何機(jī)電裝備都可能出現(xiàn)“卡澀”、“卡死”等問題，怎么辦？1月8日，被授予國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)的“高可靠精密濾波傳動(dòng)技術(shù)及系統(tǒng)”給出了答案：由高可靠精密濾波傳動(dòng)技術(shù)支持的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能像人體關(guān)節(jié)般自動(dòng)適應(yīng)變形，可以解決這一難題。

為我國(guó)高端裝備制造業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了關(guān)鍵科技條件

“這個(gè)項(xiàng)目聽起很高深，用途卻很實(shí)在。”作為項(xiàng)目主要完成人，重慶大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師王家序說，任何機(jī)電裝備基本上都是由動(dòng)力、傳動(dòng)、執(zhí)行、控制、輔助等五大系統(tǒng)組成，它們的動(dòng)力傳動(dòng)與運(yùn)動(dòng)控制都需要將動(dòng)力系統(tǒng)的高速、小轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行系統(tǒng)的低速、大轉(zhuǎn)矩，才能實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)。

在這個(gè)過程中，由于零部件的不同設(shè)計(jì)、裝配誤差及負(fù)載過大等多種因素，導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速不可避免地發(fā)生波動(dòng)，特別是在高低溫、負(fù)載變化等特殊環(huán)境下，容易發(fā)生“卡澀”、“卡死”、結(jié)構(gòu)破壞等嚴(yán)重問題，使動(dòng)力傳動(dòng)與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)很難在滿足高精度的同時(shí)保證高可靠性要求。

為此，從上世紀(jì)末起，王家序和他的團(tuán)隊(duì)將目光放在了這個(gè)共性關(guān)鍵技術(shù)難題的解決上。通過10多年潛心研究，王家序提出基于齒輪嚙合原理、界面力學(xué)、傳動(dòng)摩擦學(xué)、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、可靠性工程等多學(xué)科協(xié)同創(chuàng)新設(shè)計(jì)制造理論和方法，發(fā)明并研制出高可靠精密濾波傳動(dòng)技術(shù)及系統(tǒng)，使新型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在高傳動(dòng)精度范圍內(nèi)具有人體關(guān)節(jié)功能的自動(dòng)適應(yīng)變形協(xié)調(diào)控制能力，通過可控彈性變形和阻尼吸收能量，能有效過濾和降低動(dòng)力傳遞與運(yùn)動(dòng)變換過程中所產(chǎn)生的波動(dòng)，降低振動(dòng)和噪聲，有效防止傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在特殊環(huán)境與極端工況下的可靠性失效問題。

王家序說，該發(fā)明打破了工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)該領(lǐng)域的技術(shù)壟斷，為我國(guó)高端裝備制造業(yè)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了關(guān)鍵科技條件。

可幫助實(shí)現(xiàn)極端環(huán)境下的高可靠精密傳動(dòng)

為何將傳動(dòng)機(jī)構(gòu)研制成類似人體關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)？

王家序解釋說，人體關(guān)節(jié)由骨骼、軟骨、肌肉及韌帶等構(gòu)成，分別具有承載、潤(rùn)滑及緩沖的功能，這幾部分的有機(jī)組合使人體具有自動(dòng)適應(yīng)協(xié)調(diào)的運(yùn)動(dòng)機(jī)能。

正因如此，王家序和他的團(tuán)隊(duì)就在想：何不將這一原理用在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上？

基于高可靠精密濾波傳動(dòng)技術(shù)，王家序和他的團(tuán)隊(duì)研發(fā)出高可靠精密濾波減速器，模擬人體關(guān)節(jié)的組織結(jié)構(gòu)，將剛性構(gòu)件與柔性構(gòu)件復(fù)合，并通過對(duì)傳動(dòng)界面的改性與優(yōu)化，使其在高傳動(dòng)精度范圍內(nèi)具有人體關(guān)節(jié)功能的自適應(yīng)變形協(xié)調(diào)控制能力，從而實(shí)現(xiàn)特殊與極端環(huán)境下的高可靠精密傳動(dòng)。

這種減速器目前已廣泛應(yīng)用于航空航天、船舶海洋、國(guó)防武器、醫(yī)療器械等工程領(lǐng)域。

能提升國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人核心競(jìng)爭(zhēng)力

據(jù)了解，世界正處在新科技革命和產(chǎn)業(yè)革命的交匯點(diǎn)上，以機(jī)器人科技為代表的智能產(chǎn)業(yè)蓬勃興起，成為現(xiàn)時(shí)代科技創(chuàng)新的一個(gè)重要標(biāo)志。中國(guó)也不例外。

“高可靠精密濾波傳動(dòng)技術(shù)也已應(yīng)用于我國(guó)的機(jī)器人身上。”王家序說，減速器、伺服電機(jī)和控制器是機(jī)器人三大基礎(chǔ)件，占工業(yè)機(jī)器人價(jià)值的70%左右，其中減速器約占工業(yè)機(jī)器人價(jià)值的36%，該項(xiàng)成果為我國(guó)研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機(jī)器人核心基礎(chǔ)部件奠定了關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。

王家序解釋說，如果減速器需要進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人就很難有競(jìng)爭(zhēng)力。