重庆研制出高可靠精密滤波传动技术及系统

机器人、航空、航天、船舶、车辆、武器装备……任何机电装备都可能出现“卡涩”、“卡死”等问题，怎么办？1月8日，被授予国家技术发明二等奖的“高可靠精密滤波传动技术及系统”给出了答案：由高可靠精密滤波传动技术支持的传动机构能像人体关节般自动适应变形，可以解决这一难题。

为我国高端装备制造业的发展创造了关键科技条件

“这个项目听起很高深，用途却很实在。”作为项目主要完成人，重庆大学教授、博士生导师王家序说，任何机电装备基本上都是由动力、传动、执行、控制、辅助等五大系统组成，它们的动力传动与运动控制都需要将动力系统的高速、小转矩转变为执行系统的低速、大转矩，才能实现运转。
 

重庆研制出高可靠精密滤波传动技术及系统

在这个过程中，由于零部件的不同设计、装配误差及负载过大等多种因素，导致转矩和转速不可避免地发生波动，特别是在高低温、负载变化等特殊环境下，容易发生“卡涩”、“卡死”、结构破坏等严重问题，使动力传动与运动控制系统很难在满足高精度的同时保证高可靠性要求。

为此，从上世纪末起，王家序和他的团队将目光放在了这个共性关键技术难题的解决上。通过10多年潜心研究，王家序提出基于齿轮啮合原理、界面力学、传动摩擦学、系统动力学、可靠性工程等多学科协同创新设计制造理论和方法，发明并研制出高可靠精密滤波传动技术及系统，使新型传动机构在高传动精度范围内具有人体关节功能的自动适应变形协调控制能力，通过可控弹性变形和阻尼吸收能量，能有效过滤和降低动力传递与运动变换过程中所产生的波动，降低振动和噪声，有效防止传动机构在特殊环境与极端工况下的可靠性失效问题。

王家序说，该发明打破了工业发达国家对该领域的技术垄断，为我国高端装备制造业和战略性新兴产业发展创造了关键科技条件。

可帮助实现极端环境下的高可靠精密传动

为何将传动机构研制成类似人体关节的结构？

王家序解释说，人体关节由骨骼、软骨、肌肉及韧带等构成，分别具有承载、润滑及缓冲的功能，这几部分的有机组合使人体具有自动适应协调的运动机能。

正因如此，王家序和他的团队就在想：何不将这一原理用在传动机构上？

基于高可靠精密滤波传动技术，王家序和他的团队研发出高可靠精密滤波减速器，模拟人体关节的组织结构，将刚性构件与柔性构件复合，并通过对传动界面的改性与优化，使其在高传动精度范围内具有人体关节功能的自适应变形协调控制能力，从而实现特殊与极端环境下的高可靠精密传动。

这种减速器目前已广泛应用于航空航天、船舶海洋、国防武器、医疗器械等工程领域。

能提升国产工业机器人核心竞争力

据了解，世界正处在新科技革命和产业革命的交汇点上，以机器人科技为代表的智能产业蓬勃兴起，成为现时代科技创新的一个重要标志。中国也不例外。

“高可靠精密滤波传动技术也已应用于我国的机器人身上。”王家序说，减速器、伺服电机和控制器是机器人三大基础件，占工业机器人价值的70%左右，其中减速器约占工业机器人价值的36%，该项成果为我国研发具有自主知识产权的工业机器人核心基础部件奠定了关键技术基础。

王家序解释说，如果减速器需要进口，国产机器人就很难有竞争力。

高可靠精密滤波传动技术的发明，打破了少数工业发达国家对工业机器人及有关高端装备核心基础部件的垄断，能降低产品生产成本，为提升国产工业机器人核心竞争力创造了关键科技条件。

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