源头创新解决RV减速器“卡脖子”技术难题

“从基础研究到成果产业化，至少要翻越理论验证、中试、资金投入、国际市场竞争四座大山。”清华大学河北中试基地负责人曹建国说，“对科研人员来说，每一座大山都困难重重，能成功者凤毛麟角。”

但张跃明翻越了这四座大山。他从源头创新的工业机器人RV减速器技术打破了日本的垄断，并以此技术合作在北京亦庄开发区和河北石家庄建厂，每年可以生产世界上最顶尖的工业机器人RV减速器8万套，产品供不应求。

打破国外技术垄断，助力国产工业机器人走向高端

工业机器人的RV减速器，对制造业来说，相当于手机、电脑的芯片，其核心技术和全球90%的市场一直被日本垄断。当前国产机器人使用的RV减速器大量从日本进口，中国制造业要转型升级，必须要解决这个“卡脖子”的技术难题。

“生产厂区就是我的实验室，这些RV减速器样品都是根据我们自主研发的原创技术生产出来的。亦庄厂区的生产规模已实现年产3万台。”噪音嘈杂，张跃明指着展示台上一堆闪闪发光的轴承大声说。

“减速器是工业机器人的核心功能部件。打个比方，把工业机器人当成人的手臂来看，减速器就相当于手臂的关节，这个关节主要决定了工业机器人手臂摆动的精度，使用时间长后其磨损会影响工业机器人的使用寿命。世界上高精度机器人传动多采用RV减速器，一台工业机器人的腿部、腰部和肘部，需要4到6台RV减速器，减速器占到工业机器人总成本的30%以上。”张跃明介绍。

“国产RV减速器的质量跟日本产品存在差距，主要是精度保持性不行；还容易磨损，影响使用寿命，大多只供中、低端工业机器人使用。更无奈的是，日本企业出售给ABB、发那科等四大机器人公司的减速器价格是给我国企业价格的一半甚至更低；国内厂商拿货还要被迫接受3至6个月的漫长等待供货期。”张跃明告诉记者，“我现在的主要工作，就是要打破日本人的垄断，助力国产工业机器人走向高端市场，助力中国制造业转型升级。”

突破制造业“卡脖子”技术，需要源头上的基础理论创新

1997年，32岁的张跃明从清华大学精密仪器与机械学系博士毕业，进入北京工业大学做博士后，长期从事机械设计及理论的基础研究。

2015年，张跃明争取到北京市科委的科研项目“RV减速器产业化开发”，拿到200万元的科研经费，研发“机器人关节RV减速器制造工艺”技术。他花了1000多个日夜，建立了一个齿轮修形技术模型，解决了齿轮磨损问题，最终掌握了“机器人关节RV减速器设计及制造工艺”核心技术。

“我国制造业还有很多‘卡脖子’技术，很多核心部件依赖进口，这些问题的解决，需要像RV减速器一样，从源头上进行基础理论创新。比如，高端机械产品使用的轴承，80%都靠进口。这导致国内机床公司大多不赚钱，甚至连续亏损，钱都让国外公司赚了。”张跃明说。

从基础研究论文到成果产业化，需要优化创新创业生态环境

张跃明遇到的第一座“大山”就是要验证技术理论。

一个偶然的机会，让张跃明看到解决这个难题的曙光有一家意大利的高端机床厂想到中国来开拓市场，他们的负责人正好与张跃明认识。张跃明跟他们谈合作，先让对方帮忙把样品加工出来，这也正好验证他们机床的性能，对方同意了。

张跃明和他的团队最终去意大利把工业机器人的RV减速器样品加工出来，验证了他的理论成果完全正确。样品送到国家的权威检测中心，在精度保持性和使用寿命等多个指标性能上，比日本最先进的产品还要好。

有了样品，张跃明实现了从基础理论到产品的飞跃，接下来他遇到第二座“大山”中试环节。

2017年10月20日，张跃明代表学校和石家庄的企业签订了合同，并合作在北京亦庄开发区投资2亿多元建厂，买了机床，用于国产机器人RV减速器产业化生产。

张跃明团队的中试环节比较顺利，但很快他们就遇到了新的问题——科技成果转化政策障碍。缺乏资金持续支持扩大生产规模，是很多创新产品市场化难以翻越的第三座“大山”。

幸运的是，亦庄国投和京城控股给张跃明的团队抛来投资橄榄枝。现在，应用张跃明创新技术的石家庄新厂已经建立，年产规模5万套，RV减速器国产化之路正在迅速铺开，中国企业正在大步向前追赶日本的垄断企业。

国际市场竞争则是他们接下来需要翻越的更高一座“大山”了。

本文转载自光明日报 作者袁于飞