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盟英諧波減速機 摘機器人系統特優獎

提要

已獲多家台灣機器人大廠採用 研發特規協作型機器人 滿足特殊應用需求

2024/09/09 09:17:41

經濟日報 翁永全

盟英科技（Main Drive）參加2024台北國際自動化展，首度參加產業發展署「機器人智動系統優質獎」，即以高精密諧波減速機榮獲機器人及關鍵零組件研發組「特優獎」。總經理陳士端表示，盟英減速機推出以來，已有多家台灣機器人大廠採用，獲獎更代表盟英產品也深受各界技術專家的肯定。

盟英此次除了在自家攤位上展出高精密諧波減速機、關節模組與協作型機器人，精密機械中心（PMC） 也展出將盟英協作機器人與抽屜型料倉整合成機床自動上下料模組；創博（Nexbot）則將盟英協作機器人搭配移動平台、視覺、AGV及管理軟體推出中小企業智慧物流方案。

盟英推出自製協作型機器人即受多家採用，歸功於擁有自製諧波減速機及關節模組的能力，短期內研發生產出高品質協作機器人，充分展示在設計製造及客製化的能力，未來將朝向特規協作型機器人，滿足特殊應用需求。

未來展望，陳士端認為，自動化趨勢將從工廠走入家庭，未來人形機器人商機無限。諧波減速機作為關鍵組件，目前市場雖以日本品牌居於領先，但盟英是台灣唯一具有從材料，零件開發到成品的專業廠商，產品深受許多日本客戶肯定，近日多次來台訪廠，顯示盟英具備與領導品牌媲美的實力。

盟英科技 慢一點，諧波減速機更有力

堅持到底的競爭力 深耕工業基礎技術 - 系列文章18

文 / 遠見雜誌整合傳播部企劃製作

運用在地研發的技術，因應全球產業的需求，盟英科技正利用關鍵的諧波減速機，為機械產業提供最有力的支持，協助智慧製造與應用的實現。

工業4.0帶起的生產智慧化浪潮，使得全球製造業莫不朝智慧機械、自動化設備、機器人等科技運用方向發展，並結合資通訊技術，達成智慧製造的境界；簡單的說，就是經由各種軟硬體整合，實踐智慧製造的創新應用。

譬如，在工業用機器人中，馬達、控制器、驅動器、感測器缺一不可，還需要搭配適當軟體來控制，讓其生產製造過程更有效率、品質更好，因此連帶著驅動智慧製造的需求和產值連年成長。

對臺灣來說，不論是生產製造的技術、資訊科技的創新應用，向來是產業優勢；可是在聚集多種軟硬體的機械設備當中，充滿著許多專業特殊的機構或零組件，譬如高精密的「諧波減速機」，就是機械傳動的重要零組件，卻也是臺灣工業較為缺乏的技術能力。

由於諧波減速器影響產業發展甚鉅，所以技術自主及國產化更顯重要，唯有如此，臺灣才能掌握關鍵技術，並在產業供應鏈中立於不敗之地。而2018年10月正式成立的盟英科技公司，就是直指「諧波減速機」的技術及產品而創辦，以期能成為高精密減速機的專業製造者。

諧波減速機結構簡單、效用極大

所謂的諧波減速機，是一種靠波產生器，使柔性齒輪產生可控彈性變形，並與剛性齒輪相齧合來傳遞力量的減速結構。

目前，用於機械設備或機器人的減速機，可分為體積較大、適合荷重大或固定位置使用的擺線式減速機（Cycloid Drive），又稱為RV減速機（Rotary Vector Reducers，即轉動向量減速機）。

另一種則是體積較小、重量較輕的「諧波減速機」（Harmonic Drive），適合用於荷重較小或需要移動的機械設備；譬如：機器手臂的關節部位，或是協作機器人、服務型機器人、SCARA（水平多關節機器人）等，在機構空間有限、無法承受太大重量，就必須採用諧波減速機。

從結構來看，諧波減速機是由三個組件組裝而成。首先是固定於機器設備上、帶有內齒圈的剛輪。其次是帶有外齒圈、材料具有彈性的柔輪（或稱為柔杯）。而與馬達連接、由軸承和橢圓凸輪組成的是波產生器。

當柔輪套入波產生器後，就會同樣形成橢圓形，在馬達啟動旋轉時，帶動柔輪的外齒與剛輪的內齒不斷地旋轉嚙合，也就是透過馬達輸入動力，並從另一面的柔輪輸出。不過，當馬達在運轉時，是需要經由高轉速來產生扭力，才能帶動機構的運轉，尤其在機械手臂這類的機構上，無法裝置過大的馬達，就更需要提高轉速來產生能量。

可是相對在輸出端，也就是機構的實際運轉時，並不需要像馬達般動輒數千轉以上的轉速，反而是要在低轉速時還能維持高扭力，才能讓機械設備在適當的移動速度下，仍可具備足夠的力量來完成舉起重物等工作。

研發過程不易，精密度要求高

諧波減速機的奧妙處，在於內圈柔輪上的齒數要比外圈的剛輪少（通常會少2齒），這也是柔輪需要彈性，並呈現橢圓形的主因。

此外，當馬達帶動波產生器和柔輪旋轉時，與剛輪嚙合的位置會不斷改變。譬如：剛輪有102齒，但柔輪僅有100齒時，馬達帶動波產生器每轉一圈，實際上柔輪反而會後退2齒；換言之，當馬達轉了50圈，柔輪就會反方向轉1圈，此時的減速比就是50（50：1）。這也就是藉由諧波減速機的特殊設計，來達到降低輸出轉速的「減速」目的。

從諧波減速機的運作原理來看，每個部件的精密度都是關鍵，目前技術上都已進入微米（Micrometer）等級，才能避免在正常運轉時出現問題。若齒輪精度不夠，造成接合不好，就容易發生齒輪位移，或是因不正常的磨耗而崩裂，甚至影響機械設備運作的精準度。

在精密度的要求下，各部件製造難度也相對增加，特別是運轉速度快，又持續變形的柔輪，就必須要相當耐用。以目前市售高階諧波減速機，至少都需要七千小時以上的使用壽命。

結合技術與經驗，與工研院互補合作

多年來，許多國內外研發單位投入諧波減速機的研發工作，卻始終無法解決精度與壽命問題。而工研院機械所針對這些問題，譬如：齒型設計、零件組裝、加工方法，以及應用的力矩變化上，進行深入研究，歷經長時間的測試與驗證，才找到關鍵點與技術創新。

盟英科技總經理陳士端，過去曾服務於工研院機械所，並從工研院spin off（衍生）成立新公司，開發齒輪刀具及相關設備，協助臺灣齒輪業者升級轉型。

自原公司轉換跑道後，陳士端便與工研院機械所合作，運用其自主研發的核心技術，建構國內諧波減速機的技術優勢與生產能量，幫助臺灣機械廠商能取得更優質的產品，掌握智慧製造的龐大商機。

談起與工研院機械所的合作，陳士端表示：「機械所多年來累積許多諧波減速機的研發經驗與數據，對於技術提升上有極大助益。」此外，陳士端自己是研發出身，又有技術市場化的實戰經驗，與研究單位並沒有太大的溝通磨合問題，反而能在互補狀況下，提供客戶更完整的解決方案。

掌握自動化設備核心零件，即能掌握商機

為什麼諧波減速器對機械產業來說如此重要？

基本上，諧波減速器是自動化設備或機器人中的必要零組件，從成本來說，減速器占機器人產業的成本構成大約在35％左右。以六軸工業機器人為例，需要六台諧波減速機，如果以每台要價五萬元計算，也就等於占去三十萬元的成本。

因此，對於生產組裝機械設備的廠商而言，如果無法獲得品質佳且價格較低的諧波減速機，在生產製造及銷售經營上就會相當辛苦，甚至還會擴大影響至機械產業的發展與成長。

根據工研院於2018年的調查報告顯示，目前全球高精度工業機器人的減速器，以諧波減速機的市占比來看，2017年日本廠商的全球市占率約為60％，每個月出貨量約有7萬2千台，並在全球需求增加之下，持續擴產中。

反觀，臺灣廠商在諧波減速機的全球市場，不論是技術、產品品質、生產供貨能力，都遠不及日本廠商，若想掌握未來機器人或自動化設備的產業商機，甚至應用在自駕車 、工具機、國防航太等其他產業，就必須慎重考量諧波減速機的成本與來源問題。

這也正是盟英科技選擇投入開發生產諧波減速機的主因-建立自主研發的高階諧波減速機能量，為臺灣廠商及全球市場，提供更具性價比、有競爭力的產品。

以創新技術為基礎，帶動產業升級

對盟英科技來說，研發諧波減速機的優勢，是以工研院機械所的技術為基礎，運用現代化資訊科技，從材料選擇與產品設計開始，就透過電腦精密的模擬分析，找出最具高精度、高強度的設計與製程，同時也建立技術和產品的獨特性。

譬如：柔輪在運轉變形過程中，材料受力與變化狀況；或是不同結構部位的疲勞分析、震動分析等，這些數據與變化，都在工研院機械所與盟英科技的合作下，被詳細地記錄下來並進行分析，不像某些缺少基礎技術支援的業者，只是經由模仿，或以逆向工程解析大廠產品，在技術根基上，自然難以望其項背。

雖然盟英科技成立時間並不長，但其諧波減速機產品已從原先的技術開發與移轉階段，進入到製程驗證與組裝測試，並規劃設置年產能10萬台的諧波減速機工廠，讓臺灣有機會成為未來另一個高階諧波減速機的生產重鎮。

此外，也將透過垂直整合及合作，朝向諧波減速機機電整合、全自動化及客製化等服務目標，提供客戶最完整的解決方案。

陳士端認為，在資源有限之下，臺灣應該以諧波減速機這類的關鍵零組件或設備為主軸，透過基礎技術研發與突破，做為產業提升發展的方向，而非和大國或大廠爭搶紅海市場，這樣才能讓臺灣在全球市場中發揮關鍵力量，並促進產業發展。

諧波減速機簡介
定義：是一種靠波產生器使柔性齒輪產生可控彈性變形，並與剛性齒輪相齧合來傳遞力量的減速結構，主要是由剛輪、柔輪和波產生器組成
特色：高精度、高減速比、扭力大、體積小、重量輕、容易組裝、運作安靜
影響：讓生產組裝機器人與精密機械設備的廠商，得以獲得品質佳且價格較低的諧波減速機，降低製造成本，提升市場競爭力
市場成就：運用現代化資訊科技，透過電腦精密的模擬分析，找出最具高精度、高強度的設計與製程，並依此選擇材料、設計產品
研發困境：柔輪在運轉變形過程中，材料受力與變化狀況不一，需要經過精密模擬與分析，找出最適合的材料與產品設計

工研院小金雞吸金！「邑流微測」獲日商住友商事注資　豐趣、盟英也增資
記者姚惠茹／台北報導
工研院今（26）宣布，多家新創公司逆境籌資成功，包括半導體材料檢測公司邑流微測，獲行政院國發基金與日本住友商事雙雙投資；鎖定國旅市場的豐趣科技，完成新一輪增資；盟英科技掌握機器人關鍵零組件技術，也如期完成第二階段增資，獲1億元資金挹注。

工研院總營運長余孝先表示，台灣是科技之島，根據瑞士世界經濟論壇（WEF）「2019年全球競爭力報告」，台灣創新能力排名全球第四，創新能量豐沛，而工研院迄今已育成150間新創公司，對於衍生公司有完善的輔導制度，包括市場行銷、股權規劃、專利與法務保護、國際鏈結和無形資產評價融資等層面之協助。

余孝先指出，近年來工研院積極推動科技市場與資本市場結合，期許資本長期投入，帶動科技創新，並在工研院推動下，所衍生的新創公司營運和募資受到外界肯定，期望資金與科技的結合，能強化新創公司的營運體質，在後疫情時代掌握市場商機。