日本全球率先量产球形齿轮革新机器人关节技术

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2025-09-17 09:54:20 枢密院十号

日本全球率先量产球形齿轮革新机器人关节技术。日本综合商社兼松计划在2027年实现球形齿轮的全球首次量产。这种齿轮由兄弟工业旗下企业生产，最近已确立了量产工艺，并开始研发具体的设备零部件。球形齿轮扩大了可动范围，有望通过减少零部件数量来实现轻量化和省力化，从而加快人型机器人及人造卫星太阳能电池板等技术的发展。

自2022年起，兼松与山形大学联合开发金属材质的球形齿轮。相比之前的树脂材质，金属球形齿轮耐用性大幅提升，适用于工业领域。球形齿轮由一个带有齿状凸起的球形部件和两个与之啮合的“鞍形齿轮”组成，可以实现360度无限制旋转。这使得以往需要多个传统齿轮才能完成的动作，现在可以用一个球形齿轮代替，大幅减少了设备的零部件数量，提高了可靠性，减轻了驱动源的负荷。

例如，在相机云台中，现有的设计需要组合使用三个方向的框架来实现上下、左右、前后三轴旋转，而采用球形齿轮后，可以减轻约30%的重量。在太空环境中，机械臂采用球形齿轮有助于提升能源效率并降低故障风险。

在人形机器人领域，球形齿轮的应用前景更为广阔。目前，机器人关节主要依赖谐波减速器和RV减速器，只能完成一个自由度的可控输出。为实现双自由度动作，通常需要组合安装两套减速器，导致体积大、重量大、传输力矩小且发热严重。球形齿轮可以直接完成双旋转自由度的同步输出，简化结构的同时提高效率，使机器人的动作更加接近人类。

高性能人形机器人价格居高不下的原因之一在于其复杂的关节自由度问题。球形齿轮能够极大简化结构，有望在此方面发挥重要作用。尽管日本可能率先推进球形齿轮的工业化量产，但中国也在相关领域取得突破。位于西安的陕西华拓科技有限责任公司近期自主设计并制造出了双旋转自由度球形齿轮机器人关节核心部件。这项技术具有双旋转自由度直接精密控制、输出力矩大、体积小、重量轻等优势，特别适合在机器人关节上广泛应用，对中国的智能机器人产业发展具有重要意义。日本全球率先量产球形齿轮革新机器人关节技术！

(责任编辑：0882)

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