Снижение себестоимости суставных редукторов для гуманоидных роботов на четверть за счет технологии прессования представил концерн Schaeffler

Источник: Robotics & Automation News

Снижение себестоимости суставных редукторов для гуманоидных роботов на четверть за счет инновационной технологии пластической формовки представил немецкий промышленный концерн Schaeffler, завершивший квалификационные испытания волновых передач нового поколения перед запуском крупносерийного производства в 2027 году. О ключевых параметрах технологического решения в производстве актуаторов сообщили профильные издания Robotics & Automation News, EuropaWire и Bots & Drones.

В конструкции современных антропоморфных роботов шарнирные актуаторы составляют около половины всей себестоимости аппаратной части. Главным компонентом таких приводов являются волновые редукторы деформации (strain wave gearboxes), обеспечивающие высокую плотность крутящего момента, нулевой люфт, максимальную крутильную жесткость и компактность в сочленениях плеч, локтей, коленей и запястий андроидов.

Конструктивно узел включает три базовых элемента: тонкостенное гибкое зубчатое колесо с наружными зубьями (flexspline), жесткое внутреннее кольцо (circular spline) и эллиптический кулачковый генератор волн (wave generator) с прецизионным подшипником качения, обеспечивающие редукционные передаточные числа от 30:1 до 160:1 в единой компактной ступени.

Традиционный метод их изготовления основан на многоосевой прецизионной механической обработке резанием и зубофрезеровании. Это крайне трудоемкий и дорогостоящий процесс, требующий от 10 до 15 минут станочного времени на каждую деталь, где до 75–80% массы металлической заготовки уходит в стружку. Медленный темп механической обработки создавал непреодолимое бутылочное горлышко для масштабирования выпуска гуманоидов до сотен тысяч единиц.

Инженеры Schaeffler разработали принципиально иной технологический процесс высокоточного объемного формообразования под воздействием мощных гидравлических прессов со специализированными матрицами. Метод позволяет формировать сложнейшую геометрию зубчатого венца flexspline за считанные секунды вместо минут, сокращая расход конструкционных легированных сталей более чем на 75% и снижая себестоимость готового узла более чем на 25%.

Пластическая деформация в закрытом штампе упрочняет кристаллическую структуру металла и ориентирует микроструктурные волокна вдоль контура зубьев, полностью исключая поверхностные микротрещины и существенно повышая усталостную прочность при миллионах циклов знакопеременных нагрузок при ходьбе, беге и переноске тяжестей.

Формованные волновые редукторы легко интегрируются в модульные поворотные приводы с бескорпусными синхронными электромоторами, абсолютными оптическими энкодерами двойного контура и электромагнитными тормозами безопасности. Готовые модули обладают высокой энергоэффективностью, превосходным теплоотводом и пониженным уровнем тепловыделения при непрерывной многочасовой работе в производственных цехах.

Концерн опирается на колоссальный производственный опыт: за последнее десятилетие Schaeffler выпустил свыше двух миллионов формованных волновых редукторов для систем рулевого управления и мехатроники в автомобильной отрасли.

Президент подразделения гуманоидной робототехники немецкого концерна Schaeffler Дэвид Кер подчеркнул, что компания внедряет андроидов на собственных заводах по всей производственной цепочке, поэтому глубоко понимает реальные эксплуатационные нагрузки. Старт серийного производства штампованных редукторов намечен на 2027 год в Германии с последующим развертыванием на предприятиях в США и Азии для снабжения ведущих мировых производителей человекоподобных роботов, обеспечивая плавный переход к массовой роботизации промышленности и создавая надежную компонентную базу для миллионов будущих роботов, работающих рядом с людьми. Внедрение передовой промышленной формовки устраняет главное технологическое препятствие на пути к выпуску доступных коммерческих роботов-гуманоидов, гарантируя существенное удешевление сборки каждого серийного андроида на тысячи долларов за счет радикальной оптимизации ключевых узлов механического движения.